WO1995008127A1 - Positionsmessvorrichtung und verfahren zum feststellen der laufzeit einer abgesandten energiestrahlung zwischen einem basisstandort und einem beweglichen objekt - Google Patents

Positionsmessvorrichtung und verfahren zum feststellen der laufzeit einer abgesandten energiestrahlung zwischen einem basisstandort und einem beweglichen objekt Download PDF

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energy transmission
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Karl Stefan Riener
Friedrich Niederndorfer
Rainer Leitner
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Karl Stefan Riener
Friedrich Niederndorfer
Rainer Leitner
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    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043—Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the propagation time of an emitted energy radiation between a base location and at least one movable object distanced therefrom, as described in the preamble of claim 1, and a position measuring device as defined in the preamble of claim 26 .
  • the present invention has for its object to provide a method or a position measuring device with which it is possible to constantly monitor the position of one or more objects and at the same time minimize the technical outlay in the area of the position detector to keep.
  • Energy return radiation must send. This means that it can be made very small in space and also lightweight, so that it is preferably suitable for use in determining the position of people or the movement of machine parts and the like. Furthermore, this procedure enables a surface-wide monitoring of several objects randomly distributed on a surface in succession and, furthermore, it is possible to find each individual object according to a predetermined pattern or, in the case of several objects, to find them according to the desired criteria.
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ T REQE 26 sequentially inquire about their position.
  • a surprising and unpredictable advantage of this solution is also that it enables real-time detection of the movements of the object and that the object movements can also be displayed in real time outside the area to be monitored.
  • a further surprising advantage of this solution lies in the fact that the accuracy of the calculated position is very high, since if a directional beam is used with only one directional beam, sufficiency is found and when using two energy transmission radiations from a base location and be sent to a secondary location, only position differences for moving objects can result from the different distance of the object from the base location and secondary location, whereby the determination of the position of the objects is possible without problems even at higher speeds of the objects and thus also an exact determination of the The speed and, if applicable, the acceleration as well as the distance covered by the objects can be determined in real time, if desired.
  • a procedure according to claim 2 is also advantageous, since it is only possible to find sufficiency with the emission of energy transmission radiation from one base location, but the position of the object at the base location can be determined by using energy return radiation without an It is necessary to emit energy transmission radiation from a further location. This also reduces or even eliminates a position error in the calculation of the position of the object, which could result from the fact that two directed energy transmission radiations arrive at the object at different times due to different scanning directions or the like.
  • a procedure according to claim 3 is also advantageous, as a result of which the distance between the base location, from which the energy transmission radiation was sent and the object, is fixed in a simple manner over the determined period of time and, with the simultaneous assignment of the angle of the directional beam, the position on the above ⁇ awake area can be easily determined.
  • the process sequence according to claim 4 enables a uniform scanning operation over the entire area, with mechanical or control-related synchronization for transmitting devices or the like being eliminated.
  • SPARE BLADE (RULE 26) Energy emission radiation by triggering two energy return radiation without specifying the direction of emission of the energy transmission radiation, the exact position of the object can be calculated and a measurement error due to the different distances of the object from the base and secondary location can be avoided at higher speeds or accelerations of the object can be, since at the same time, namely the arrival of the energy transmission radiation, the energy return radiation is triggered, which are used at runtime and thus for distance calculation.
  • the assignment of the incoming energy return radiation can also be improved by the measures according to claim 8 and, above all, a false evaluation can be eliminated.
  • each start and stop pulse or each tax-relevant information is assigned an identification.
  • identification codes it is also possible to address any number of objects either simultaneously or alternately to determine the position.
  • the accuracy of the measured value determination is improved by the lower frequency of the energy return radiation and in particular the interpolation of the time signal is facilitated.
  • the further measures according to claim 11 make it possible to determine the position of objects even when the base and / or the secondary location are not arranged at a fixed constant distance, the
  • SPARE BLADE Measuring accuracy in determining the position of the object by determining and / or monitoring this preferably variable distance is comparable to that when using fixed base and / or secondary locations.
  • the number of distances or distances to be determined for calculating the position of the objects can be reduced.
  • the further procedure according to claim 13 enables the position of the objects to be determined even in the case of a movable measuring system in which the base and / or the secondary location is changed over the period of use for determining the position.
  • the advantage of the measures according to claim 14 is that, even at higher speeds of the object, measurement errors which occur due to the delayed arrival of the energy transmission or energy return radiation at the object or the locations and reference points can be minimized.
  • a sequence according to claim 15 is also advantageous, since it means that no separate energy transmission radiation or connection media are required between the measuring devices and the position detectors.
  • a definite starting time for the time determination is determined independently of other information, whereby errors in the determination of the measured values can be reduced.
  • the measures according to claim 17 are also advantageous, since the start and end of the time determination can thereby be determined precisely.
  • the procedure according to claim 18 advantageously enables a high query density of the position of the individual objects through the time-superimposed transmission of identification codes as well as the other impulses and codes within a maximum measuring cycle, so that the position determinations of the individual objects overlap one another.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) can be and nevertheless the position can be determined with reference to a fixed reference point.
  • the amount of computing work to determine the position of the objects can be reduced by the measures of claim 20 if one of the distances, namely that between the base and secondary location, is kept constant during the measuring process.
  • a simple target-actual comparison of the individual positions can be easily achieved by the measures in claim 22.
  • the measures according to claim 23 are also advantageous, since this enables an immediate detection of the movement objects, for example on a screen, so that on a certain movement sequence of the objects, for example the position of individual players in a team game such as football, handball , Volleyball or cricket or the sequence of movements when playing tennis or golf can be influenced directly by the trainer.
  • the method steps according to claim 24 make it possible to use the position measuring device according to the invention also for determining movement-motor processes in humans or animals.
  • a procedure according to claim 25 has the advantage that messages and information relating to moving objects can be transmitted in a simple manner in conjunction with the position measuring device.
  • the invention also includes a position measuring device as described in the preamble of claim 26.
  • This position measuring device is characterized by the features in the characterizing part of patent claim 26. It is advantageous in this embodiment of the position measuring device that a position of the object with a transmitter and two receivers
  • SPARE BLADE (RULE 26 can be determined by measuring the transit time of the energy transmission and energy return radiation. Not only can a large number of components be saved in this way, but it is also possible to find out what is needed with a simply constructed position detector, which can therefore also have a small size and a low weight. It is now possible for the first time in an advantageous manner not only the position of players on a playing field, but also the movement sequences of people or animals or also of individual body parts thereof, such as hand or leg movements precisely in their flat or monitor spatial position.
  • the development according to claim 27 ensures that the position measuring device can be arranged outside the area to be monitored, that is to say, for example, on the edge of the field of a soccer field or the like.
  • the embodiment according to claim 28 advantageously achieves that a surface surrounding the position measuring device can be monitored from a central location and the positions of the objects moving on this surface surrounding the position measuring device can be continuously monitored.
  • a further development according to claim 29 is also advantageous, since it enables the spatial movement of the individual objects or their spatial position to be exactly determined in a surface surrounding the position measuring device.
  • the configuration according to claim 31 prevents measurement errors due to interference or signal superimposition.
  • a further development according to claim 32 is also advantageous, since this achieves an exact separation of the energy return radiation from the energy emission radiation and thus an exact measurement value evaluation and time determination, whereby the measurement accuracy and the accuracy of the position determination can be increased.
  • an embodiment according to claim 33 also proves to be advantageous, since this results in the individual queries relating to the different objects least can overlap in time without interference, interference or other mutual measurement signal influences occurring.
  • FIG. 1 shows the position measuring device in a schematic, simplified representation in use on a delimited surface, for example a sports field, in a top view and an associated block diagram in a simplified, schematic representation;
  • FIG. 2 shows the arrangement and design of a position measuring device according to the invention on a delimited area, for example a storage space in
  • FIG. 3 shows a diagram with the signal curve of the energy transmission and energy return radiation of the position measuring device according to FIG. 2 over time;
  • FIG. 4 shows the schematic representation of the position measuring device on a delimited field, for example a playing field with different successive positions of a movable object and for optional or simultaneous use on adjacent surfaces in a top view and a schematic representation;
  • FIG. 5 shows another embodiment variant of the signal curve of the energy transmission and energy return radiation of the position measuring device according to FIG. 4 over time
  • FIG. 6 shows the further arrangement and design of a position measuring device according to the invention along a path, e.g. a track with the different successive positions of a moving object entered therein in plan view and schematic representation;
  • FIG. 7 shows the other arrangement and design of a position measuring device according to the invention for several objects with a directed energy transmission
  • FIG. 8 shows the arrangement and design of a position measuring device according to the invention for determining a spatial movement of a position detector with several arranged on different limbs of a person
  • FIG. 9 shows an embodiment variant for the arrangement and design of a position measuring device according to the invention in the area of a ski jump for ski jumpers in a side view and a simplified, schematic representation
  • Fig. 10 position measuring device according to Fig. 9 in plan view.
  • the position measuring device 1 shows a position measuring device 1 according to the invention for determining a position of an object 2.
  • the position measuring device 1 consists of a first measuring device 3, a second measuring device 4 and a position detector 5 arranged on the object 2.
  • the position detector 5 is arranged movably together with the object 2, whereas the measuring devices 3 and 4 are stationary on a base location 6 and an auxiliary location 7 are arranged at a fixed, predeterminable distance 8 from one another.
  • the measuring device 3 arranged at the base site 6 comprises a transmitter 9 for emitting energy transmission radiation 10 and a receiver 11 for receiving energy return radiation 12.
  • the measuring device 4 arranged at the secondary site 7, on the other hand, comprises only one receiver 13 in the exemplary embodiment shown. which can receive an energy return radiation 14.
  • the position detector 5 is also equipped with a receiver 15 for the energy transmission radiation 10 and with a transmitter 16 for the energy return radiation 12 and 14.
  • a decoding unit 17 is assigned to the receiver 15 and / or transmitter 16 and, like the receiver 15 and transmitter 16, is supplied with energy by a current source 18.
  • the measuring device 3 and 4 are connected to a control device 22 via lines 19 to 21. However, this connection can also be made wirelessly via correspondingly coded transmitting and receiving systems.
  • This control device 22 can be located, for example, in a measuring device 3 and / or 4 and, like this, is arranged outside a surface 23 within which the
  • SPARE BLADE move monitoring objects 2.
  • objects 2 equipped with the position detectors 5 can, for example, be players of a sports team, for example a soccer team, whose performance or their tactical movements on the playing field are either to be displayed in real time or subsequently to be analyzed.
  • their speed between two locations or the acceleration and other data that can be derived therefrom can of course also be obtained.
  • the control device 22 which can be formed by a computer unit 24, is shown for recording and evaluating this data or for determining a position of an object 2 within the area 23, that is to say a playing area.
  • this computer unit 24 can either be implemented by a corresponding industrial-type personal computer in which the necessary additional control elements are arranged on a plug-in card, or this personal computer is only used as an input device 25 and the sequence control and evaluation of those in the measuring devices 3 and 4 of the data obtained takes place in a self-programmable controller or in a computer unit 24 specially configured for this application.
  • the computer unit 24 is equipped with a transmitter unit 26 or two receiver units 27 and 28 in order to produce the energy transmission radiation 10 and to evaluate the energy return radiation 12 or 14.
  • the computer unit 24 has a coding unit 29 with which an identification code 30 is superimposed on the energy radiation 10. This superimposition can be done by amplitude or frequency modulation or other technical means.
  • This identification code 30 makes it possible to position each individual position indicator 5
  • the position detectors 5 can be determined to determine their distance 31, 32 from the two measuring devices 3, 4 or the base location 6 and / or the secondary location 7 by the energy return radiation 12, 14 to the measuring devices 3, 4 .
  • the distances 31, 32 are determined via the time equivalent of the transit time of the energy transmission radiation 10 and the energy return radiation 12 and 14.
  • SPARE BLADE RULE 26 For this purpose, a clock generator 33, a counter unit 34 and corresponding training or software equipment are provided in the computer unit 24 in the computer unit 24.
  • a command input device 35 e.g. a keyboard, a designation of the object 2 are entered, the position, speed or acceleration of which is to be determined.
  • the identification code 30 corresponding to this object 2 is queried from a memory 36 and the latter via the coding unit 29
  • Identification code 30 is supplied via transmitter unit 26 to transmitter 9 in measuring device 3 and transmitted by the latter.
  • This energy transmission radiation 10 can be, for example, an electromagnetic waveform which is radiated in a circular or spherical manner or over a specific radiation angle 37 which is so large that at least the surface 23 is covered, depending on whether a directional beam or an omnidirectional antenna or the like is used. All methods known from the prior art and associated antennas and device parts can be used for this emission of the energy transmission radiation 10.
  • the counter unit 34 is activated by the transmitter unit 26 via a control line 38, e.g. a start pulse or start signal, starts and counts the time pulses supplied by the clock generator 33.
  • a control line 38 e.g. a start pulse or start signal
  • the decoding unit 17 determines whether the identification code 30 contained in the energy transmission radiation 10 matches the identification code 30 stored in a memory 39 of the position detector 5. If there is a match, the transmission of the energy return radiation 12 and 14 is triggered.
  • an omnidirectional radiator in the position detector 5 it is also possible to emit only one energy return radiation 12.
  • a control signal is emitted to the counter unit 34 via the receiver unit 27 or 28, which causes, for example, that the the respective counter reading is stored in a memory 36 of the computing unit 24 or in the computing unit 24.
  • SPARE BLADE (RULE 26 Clock generator 33 emitted clock pulses is determined the period of time that the energy radiation 10 from transmitter 9 to the position detector 5 and from this the energy return radiation 12 and 14 back to the receivers 11 and 13 of the measuring devices 3 and 4 required.
  • a corresponding program is stored in the memory 36 of the computer unit 24, so that cyclically one after the other or all of the ones to be monitored Objects 2 can be queried.
  • a surface 23 which in the present case is formed by a storage space 40, there are again two measuring devices 3 and 4 which are arranged stationary or fixed on a base location 6 and a secondary location 7 have a predetermined distance 8, arranged.
  • the design of the measuring devices 3 and 4 corresponds to that as shown in FIG. 1.
  • the position measuring device 1 consists of the measuring devices 3 and 4 is now used to appropriately arrange the manipulation paths, for example between parking spaces 41 and 42, or to place unloaded goods 43, 44 in an orderly manner at certain locations in the storage space 40.
  • a forklift 45 is arranged, which is shown in different positions 46, for example while moving from position 46 to 49.
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ RULE 26 In order to be able to continuously monitor positions 46 to 49, for example to enable remote control of the forklift 45 or to calculate an optimal route on the storage space 40 or to control the energy consumption and the driving style of the operator, it is now desirable to to detect either the position 46 to 49 or the speed or the accelerations and the standing times exactly or to determine via the position measurement whether the operator places the goods 43, 44 at the right place with the forklift 45.
  • the transmitter 9 emits an energy transmission radiation 10 with a frequency 51 at the time 52 with a start pulse 53 or start signal, which is emitted by electromagnetic waves with the frequency 51 e.g. between 10 to 100 MHz, preferably 40 to 60 MHz and with a sinusoidal curve and an amplitude 54 is formed.
  • the energy transmission radiation 10 now sends a start pulse 53 or a start signal, for example, at the start of a measurement cycle, that is to say at a point in time 52, which has an amplitude 55 which differs characteristically from the amplitude 54 of the energy transmission radiation 10.
  • This start pulse 53 or this start signal can of course also consist of several oscillations of the energy transmission radiation 10, ie a high-frequency carrier signal.
  • the composition of this start pulse 53 or start signal is unique in each case, i.e. that this signal form or the sequence of these signals no longer occurs in the data transmitted below.
  • This start pulse 53 or this start signal marks the beginning of a measuring cycle.
  • the time period 57 defined between two such successive start pulses 53 and 56 or start signals specifies the maximum time period for a measuring cycle, in which, in addition to a start pulse 53 or start signal, the identification code 30 and other detailed information and the runtime determination of the energy transmission radiation 10 between the measuring device 3 or 4 and the forklift 45. If the energy transmission radiation 10 has covered a distance 1 a between the measuring device 3 and the forklift 45 with respect to the start pulse 53 or the start signal, then when the start pulse 53 or start signal arrives at the position detector 5, as already shown in FIG. 1 roughly described, energy return radiation 12 is emitted at time 58.
  • the energy return radiation 12 or 14 emitted by the position detector 5 is shown in FIG.
  • SPARE BLADE (RULE 26) 3, in which the time t is entered on the ordinate of the voltage U and on the abscissa.
  • the representation of the electromagnetic waves, which show the energy transmission radiation 10 and the energy return radiation 12 or 14, is carried out schematically and partially distorted in size for better understanding.
  • This diagram now shows the energy transmission radiation 10 on a baseline 59 and the energy return radiation 12 and 14 on a baseline 60 and 61, respectively, on the baseline 60 in relation to the measuring device 3 and on the baseline 61 in relation to the measuring device 4.
  • the latter sends out the energy return radiation 12 via its transmitter 16.
  • This can have, for example, an approximately the same amplitude 62 as the amplitude 54 of the energy transmission radiation 10.
  • the energy back radiation 12 has a different frequency than the frequency 51 of the energy transmission radiation 10, in the present case half the frequency 63.
  • the energy return radiation 12 arrives earlier at the receiver 11 of the measuring device 3 than the energy return radiation 14 at the receiver ger 13 of the measuring device 4, as can also be seen from the signal curve shown on the base lines 60, 61.
  • the energy return radiation 12 or 14 thus arrives at the measuring device 3 at the point in time 64 after the distance 1 a has been covered and at the measuring device 4 at a point in time 65 after the distance 1 b has been covered.
  • the position of the position indicator 5 can be derived therefrom.
  • a running time of the energy transmission radiation 10 from the measuring device 3 to the position detector 5 is contained and contains internally a running time of the energy return radiation 12 and a running time of the electronics in the position detector 5.
  • the running time of the electronics can be measured or by suitable ones
  • the position 46 of the forklift 45 on the storage bin 40 is now calculated as follows.
  • the distance lc is a fixed quantity. It can be determined in different ways, e.g. by measuring the distance lc with a measuring tape or also by measuring the running time from the measuring device 3 to the measuring device 4. If the running time of the distance lc is known, the distance is calculated as follows
  • Angle ⁇ : a arccos' ltfi-lb 2 -l _, 69.6'-52.5 "-90" l _-_-_ ⁇ r _. ⁇ -2 * lb * lc) arccos
  • _ 2 ⁇ 52> 5 . 90 1 50.49
  • the corresponding position values for the further positions 47 to 49 of the forklift 45 are determined in the same way.
  • the distance traveled by the forklift 45 for example between the individual positions 46 to 49, and the speed and the acceleration achieved in between can be calculated as follows:
  • the speed is calculated in such a way that the speed of the object 2 is first determined on a partial route.
  • the big difference in speed comes from the large measuring interval. With a shorter measurement interval, smaller changes in position are obtained and the jumps in the measurement result become smaller and smaller.
  • the acceleration can be determined on the basis of the available data by calculating the acceleration of the forklift 45 on a partial route, starting from the determined speeds for the partial route S12-S34:
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 25) reproduce real-time representations and recordings, as well as perform subsequent evaluation of time-delayed recordings for archiving.
  • FIGS. 4 and 5 Another possible embodiment of the position measuring device 1 for determining the position of the object 2 will now be explained in FIGS. 4 and 5.
  • the position measuring device 1 consists of a first measuring device 70, a second measuring device 71 and a third measuring device 72 and the position detector 5 arranged on the object 2.
  • the position indicator 5 is arranged to be movable together with the object 2, whereas the measuring devices 70, 71 and 72 are arranged stationary on a base location 73, a secondary location 74 and a further secondary location 75.
  • the measuring device 70, 71 are preferably arranged at a fixed distance 76 during the measuring process or during an entire evaluation, and the measuring device 71, 72 is arranged at a distance 77 from one another.
  • the measuring device 70 arranged at the base location 73 comprises a transmitter 78 for transmitting an energy transmission radiation 79 and a receiver 80 for receiving an energy return radiation 81.
  • the measuring device 71 arranged at the first secondary location 74 in turn comprises a transmitter 82 for transmitting an energy transmission radiation 83 and a receiver 84 for receiving an energy return radiation 85.
  • the third measuring device 72 at the secondary site 75 comprises a transmitter 86 for transmitting an energy return radiation 87 and a receiver 88 for receiving an energy return radiation 89.
  • the position detector 5 is, as already shown in the overview in FIG 1, executed.
  • the measuring devices 70, 71 and 72 are connected to a control device 93 via lines 90 to 92. For the determination and / or monitoring and, if appropriate, the evaluation of the data from the position of an object 2 within the
  • REPLACEMENT SHEET RULE 25 Surface 23 or surface 94, that is to say a playing surface, shows control device 93, which can be formed by a computer unit 95.
  • the computer unit 95 is controlled via an input device 96.
  • the data from the computer unit 95 and the data specified by an input device 96 are displayed on an output device which is formed, for example, from a display or a screen.
  • the computer unit 95 is equipped with three transmitter modules 97 to 99 and one receiver module 100 for producing the energy radiation 79, 83 and 87 and for evaluating the energy radiation 81, 85 and 89.
  • the computer unit 95 has a coding module 101 to 103 for each transmission module 97 to 99, with which a corresponding identification code 30 can be superimposed on each energy transmission radiation 79, 83 and 87.
  • This identification code 30 makes it possible to address individual position detectors 5, so that to determine their distance 104 to 106 from the measuring devices 70 to 72 or the base location 73 and the secondary locations 74, 75, the energy return radiation 81, 85 and 89 can be placed on these measuring devices 70 to 72.
  • the distances 104 to 106 are determined via the time equivalent of the transit time of the energy transmission radiation 79, 83 and 87 and the energy return radiation 81, 85 and 89.
  • the energy return radiations 81, 85 and 89 can also have the identification code 30, but this does not necessarily have to be transmitted as well.
  • a clock generator 107, a counting unit 108 and corresponding training or software equipment in the computer unit 95 are provided in the computer unit 95 for the runtime detection.
  • a distance measurement of an object 2 from a position 109 via positions 110 to 116 to a position 117 is now to be determined.
  • the corresponding identification code 30 is queried from a memory 118 and this identification code 30 via the coding modules 101 to 103 via the transmission modules 97 to 99 to the respective transmitters 78, 82 and 86 in the measuring device 70, 71 and 72 fed in and out of this
  • the counter unit 108 is started synchronously and counts the time pulses delivered by the clock generator 107. If the emitted energy transmission radiation 79 now arrives in the receiver 15 of the position detector 5, the decoding unit 17 compares whether the identification code 30 contained in the energy transmission radiation 79 matches the identification code 30 stored in a memory 39 of the position detector 5. If there is a match, the transmission of the energy return radiation 81 is triggered with the respective identification code 30. This process is repeated for each of the energy transmission radiations 83 and 87 emitted by the measuring devices 71 and 72 and, after comparison of the identification code 30, radiates it back again via the energy return radiation 85 and 89.
  • the identification code 30 is filtered out via the receiver module 100 and transferred to a decoding module 119. Simultaneously with the transfer of the identification code 30 to the decoding module 119, the receiver module 100 sends a control signal to the counter unit 108, which, for example, causes the respective counter reading to be stored in the memory 118 of the computer unit 95. The computer unit 95 then assigns the decoded identification code 30 to the counter reading in the memory 118.
  • the transit time which the energy transmission radiation 79, 83, 87 from the transmitter 78, 82, 86 to the position detector 5 and from these the energy return radiation 81, 85 , 89 back to the receivers 80, 84, 88 of the measuring device 70 to 72 required.
  • the energy transmission radiation 79, 83 and 87 emitted by the measuring devices 70, 71 and 72 and the energy return radiation 81, 85 and 89 emitted by the position detector 5 are shown in the diagrams in FIG.
  • the energy radiation 79, 83 and 87 are shown on a base line 120, 121 and 122 and the energy radiation 81, 85 and 89 on a base line 123, 124, 125.
  • the energy transmission radiation 79, 83, 87 now send, for example at the beginning of a measuring cycle, i.e. at a point in time 126, for example again a start pulse 127 or a start signal from which has an amplitude 128 which is characteristic of an amplitude 129 of the energy transmission radiation 79, 83 and 87 differs.
  • This start pulse 127 or a previously mentioned time signal characterizes the start of a measurement cycle, which is defined by two such successive start pulses 127 and 130 or start signals, the time period 131 determining the maximum duration for a measurement cycle in which, in addition to a start pulse 127 or start signal, the identification code 30 and other detailed information may also be transmitted.
  • the maximum distance that an object 2 can have from a base location 73 and / or secondary locations 74, 75 is limited by the time period 131, that is to say the maximum duration of the measurement cycle.
  • the minimum time period Within which the start impulses or start signals for determining the position of the same or different objects 2 can be triggered is made up of the duration of the identification code 30 of the individual objects 2 plus one or more possible start impulses 127 or start signals and other data encoded for the important assignment of the transmission and reception signals, as well as possibly bicharacteristic features of the respective transmitter radiation.
  • the identification code 30 it is possible to use the identification code 30 to simultaneously send that counter reading in coded form,
  • the energy return radiation 85 and 89 are transmitted via its transmitter 16. It can be seen from this that the transmission start of the energy return radiation 81, 85 and 89 takes place at the present position of the object 2 at different times 132, 133 and 134.
  • the Energy return radiation 81 is the first in a receiver module 100 of the computer unit 95 and thus before the energy return radiation 85 and the energy return radiation 89. Only for the sake of good order it should be mentioned at this point that of course the energy return and energy return radiation 79, 83, 87 and 81, 85, 89 have the same or different amplitudes 135, but preferably different frequencies 136 and 137. The energy return radiation 81 thus applies at time 138, the energy return radiation 85 at time 139 and the energy return radiation 89
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ T (RULE 25) Time 140 on the receiver module 100 of the computer unit 95.
  • three time signals with a time period 141, a time period 142 and a time period 143 can be determined the distances 104 to 106 from the measuring devices 70 to 71 to the position indicator 5 and back are proportional.
  • the time period 144 to 146 that is to say the time period 144 to 146, that the energy return radiation 81, 85 and 89 actually need to travel from object 2 to the respective measuring device 70 to 71 with the subtracted running time of the electronics is now calculated .
  • this measuring device 72 in this exemplary embodiment it is possible to determine the position of objects 2 located on the surfaces 23 and 94 with only one position measuring device 1.
  • the determination as to whether the object 2 is located in the surface 23 or in the surface 94 takes place via the additionally arranged measuring device 72 by the time period 145 and 146 which the energy back radiation 81, 85, 89 from the object 2 to the measuring devices 71, 72 is required, compared. If the time period 145 of the measuring device 71 is shorter than the time period 146 of the measuring device 72, the object 2 is located on the surface 23 or, for a long time 145, on the surface 94.
  • Positions 109 to 117 can now be calculated using the formulas as explained using the exemplary embodiment in FIGS. 2 and 3.
  • the calculations for the time period 146 of the measuring device 72 are not shown, since they run the same way as for the measuring devices 70, 71, and only serve to compare the time period 145 and the time period 146 in order to determine whether object 2 is on surface 23 or 94.
  • the time period tc results from the time measurement and thus the distance 76 between the measurement devices 70 and 71.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 25) Position ta / ns tb / ns tc / ns
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 25) 117 57,000 52,005
  • the position of the moving object 2 relative to the measuring device 70 and measuring device 71 is now determined using these values.
  • An object 2, which is mirrored on the connecting line between the measuring devices 70, 71, would have the same measurement results, but by comparing the duration 145 and 146 of the measuring device 71 and 72, the computer unit 95 can determine the position of the object 2 assign to areas 23 or 94 on which object 2 is located.
  • the object speed on the sections is:
  • two stationary measuring devices 70, 71 which are arranged at the base location 73 and at a secondary location 74, are again provided on the edge of a surface 23, which in the present case forms a raceway 147.
  • the measuring device 72 is not required in this case, since the position of the object 2 is to be determined only in the specific area 23 of the track 147.
  • the design of the measuring devices 70 and 71 corresponds to those as shown and described in FIG. 4.
  • the position measuring device 1 from the measuring devices 70 and 71 is used, for example, between the individual sections 148 to 157, the speed of the rotor, i.e. of object 2.
  • a runner 158 is shown in various positions 159 to 170, for example while moving from position 159 to position 170.
  • the position measuring device 1 is positioned outside the raceway 147.
  • an energy transmission radiation 79 and 83 is emitted with the transmitters 78 and 82 of the measuring devices 70, 71.
  • the rotor 158 is in turn equipped with a position indicator 5, which detects when the energy transmission beam arrives.
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ RULE 26 tion 79 and 83 with the identification code 30 via the receiver 15 and compares the identification code 30 with that in the memory 39 of the position detector 5 and transmits the energy return radiation 81 and 85 via the transmitter 16.
  • the energy return radiation 81 and 85 arrives in the measuring device 70, 71, it is in turn fed to the control device 93.
  • the control device 93 is comparable to the control device 93 in FIG. 4, but it no longer contains three transmitters 78, 82 and 86, but only the transmitters 78 and 82.
  • the calculation of the actual duration of the energy return radiation 81 and 85 is carried out as in the figures described above.
  • the time ta corresponds to the distance 172 and the time tb corresponds to the distance 173.
  • the determination of the position 159 to 170 of the rotor 158 can also be determined outside the raceway 147. This can be seen from position 170 of rotor 158.
  • the control device 93 In order to be able to calculate this position 170, the control device 93 must now compare the individual transit times of the energy return radiation 81 and 85 and the distance 76 between the measuring devices 70 and 71. By means of this comparison, the control device 93 can now determine its reference line as the hypotenuse for the triangle for calculating the position 170 by determining the longest path between the measuring devices 70 and 71.
  • FIG. 7 shows a further embodiment variant of the position measuring device 1 according to the invention with a measuring device 175, eg. B. for monitoring emergency personnel or employees at operational sites or in companies.
  • the measuring device 175 in turn includes a transmitter 176 and a receiver 177.
  • the transmitter 176 of the measuring device 175 emits an energy transmission radiation 178, which is designed as a directional beam 179.
  • the energy return radiation 180 emitted by at least one position detector 5 is formed by electromagnetic waves which propagate in a circle from the position detector 5.
  • the position detector 5 is, as already shown on the basis of the overview in FIG. 1, implemented.
  • the measuring device 175 is connected to a control device 184 via lines 181 to 183.
  • the control device 184 which can be formed by a computer unit 186, is provided for recording the evaluation of the data of at least one position indicator 5 on a person 185.
  • the location of a person 185 is now to be represented.
  • position detectors 5, 189, 190 are arranged on the person 185 or other persons 187, 188.
  • the computer unit 186 is controlled via an input device 191.
  • the computer unit 186 transfers the data entered by the input device 191 to an output device 192, e.g. can be designed as a display or screen.
  • an output device 192 e.g. can be designed as a display or screen.
  • the computer unit 186 is equipped with a transmitter module 193, a receiver module 194 and an angle encoder 195.
  • the transmission module 193, the reception module 194 and an angle encoder 195 are connected to the measuring device 175 via the lines 181 to 183.
  • the computer unit 186 for the transmission module 193 has a coding unit 29, as shown in FIG. 1, with which the energy transmission radiation 178 is superimposed on a corresponding identification code 30.
  • This identification code 30 makes it possible to address the individual position indicators 5, 189, 190 on the person 185, 187, 188, so that their movement from the position shown in full lines to the position shown in dashed lines can be monitored.
  • the position measuring device 1 consists of a measuring device 175 with a transmitter 176, which is one
  • Directional beam 179 emits over a predetermined area 23.
  • the transmitter 176 of the measuring device 175 In order to detect the position of the position detectors 5, 189, 190, the transmitter 176 of the measuring device 175 must be rotated further by a certain angle after a certain period of time 131, as shown in FIG. 5.
  • an angle sensor attached to the transmitter 176 is arranged in the control device 184.
  • the transmitter 176 of the measuring device 175 is rotated about a fixed vertical pivot axis 196 at the base location 6.
  • the angle encoder 195 With the angle encoder 195, the angle of the respective rotational position of the transmitter 176 can be determined and transferred to the computer unit 186.
  • the transmission of the energy transmission radiation 178 takes place as in the previously described figures, the identification code 30 and a start pulse 56 or start signal being modulated onto the directional beam 179 via the coding unit 29. It should be noted that after the directional beam 179 has been emitted, a certain period of time 131, which can be preset in the computer unit 186, is waited for before the transmitter 176 is rotated further by a defined angle.
  • the counter reading is queried to a counter unit 197, which is controlled by a clock generator 198, and supplied to the computer unit 186.
  • the counter unit 197 is started when the start pulse 56 or start signal is transmitted via the directional beam 179.
  • the distance between the measuring device 175 and the respective position indicator 5, 189, 190 is now known from the determined duration of the energy transmission and / or energy return radiation 178, 180.
  • the position of the object can again be obtained via trigonometric functions similar to the description above for the other exemplary embodiments 2 can be determined within the area 23.
  • the individual distances 199 between the measuring device 175 and the individual persons 185, 187, 188 can be calculated using a corresponding software program in the computer unit 186.
  • a person 185, 187, 188 is now searched for, for example, in the area of a company site, the lady in question, for example, only has to enter the code number for the subscriber in question in the exchange.
  • the position of the respective person 185, 187, 188 can then be determined immediately via the position measuring device 1 and it can be determined from this position where the nearest transmitting and receiving device, for example the nearest extension of a telephone or an intercom, is located and the conversation automatically be directed there. This eliminates the need to carry expensive and complex communication facilities for the employees, and a larger number of employees can thus be monitored.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 25) 8 a possible embodiment variant of the position measuring device 1 for determining the time difference for emitted or received energy radiation 79, 83 and 87 and energy return radiation 81, 85 and 89 for detecting a spatial position of the object 2 in an area are shown and explained.
  • 8 shows a Cartesian coordinate system 202 with a moving object 2, e.g. B. a person 185, who has positioned position detectors 5, 189, 190 in the area of several joints.
  • the design of the measuring devices 70 to 72 corresponds to that shown in FIG. 4, the representation of the control device 93 no longer being shown in FIG. 8 for the sake of clarity.
  • the position measuring device 1 from the measuring devices 70 to 72 serves to spatially represent the movements of the person 185.
  • the measuring devices 70, 71 and 72 are arranged to build up a Cartesian coordinate system 202.
  • the coordinate system 202 is formed by the axes 203 to 205.
  • the measuring devices 70 to 72 are at a predetermined distance, i.e. the measuring device 70 is arranged at a distance 206 from the measuring device 71 on the axis 203 and the measuring device 70 from the measuring device 72 at a distance 207 on the axis 204.
  • the distances 104 to 106 are determined via the time equivalent of the transit time of the energy transmission radiation 79, 83 and 87 and the energy return radiation 81, 85 and 89, the determination of the distances 104 to 106 being no longer explained in this exemplary embodiment, since it has already been explained in detail in FIGS. 3 and 4.
  • the computer unit 95 By determining the distances 104 to 106 and 206, 207 by the computer unit 95, it is now possible to calculate a position for each of the three position detectors 5, 189, 190 with five given distances, i.e. a three-dimensional image can be created.
  • the position of object 2 is now calculated using a calculation example.
  • the origin of the coordinate system is based on the
  • ERS ⁇ ZBL ⁇ T Position of the measuring device 70 placed.
  • the axis 203 is laid by the measuring device 70 through the measuring device 71 and the measuring device 72 is arranged such that the axis 205 running through the measuring device 72 encloses a right angle to the axis 203.
  • the angle designations used in the following calculation can be seen from the drawing in FIG. 8.
  • the distance to another vector can be calculated as follows.
  • SPARE BLADE RULE 25 Calculation of the current position of the moving object 2 from the transit time of the measurement signals to three measuring stations of the measuring devices 70 to 72.
  • REPLACEMENT SHEET RULE 25 The speed and acceleration calculations are carried out as in the two-dimensional examples described above.
  • Such a configuration of the position measuring device 1 can above all be used to, for example, to assist in mechanical processes such as the movement of people and / or animals in behavioral research or for the coordination of movements or the monitoring of movement sequences To show athletes. It is thus possible to arrange the position indicators 5, 189, 190 or any other number of such position indicators on different parts of the body of people or animals, for example in the area of the joints or in the area of the upper and lower leg, the foot and the like. chen.
  • FIGS. 9 and 10 A possible application variant of the position measuring device 1 according to FIG. 8 is shown in FIGS. 9 and 10.
  • the formation of the measurement devices 70 to 72 corresponds to the ge in Fig 8 ⁇ -. Exhibited.
  • the position measuring device 1 from the measuring devices 70 to 72 is used, for example, to determine the jump distance of a ski jumper 208, to which a position avoider 5 is attached, on a ski jump facility 209.
  • the ski jump facility 209 corresponds to the area 23 to be monitored.
  • the individual positions 210 to 216 are again determined via the running time determination of the energy radiation 79, 83 and 87 and the energy return radiation 81, 85 and 89, which in turn enables the distances 104 to 106 to be calculated.
  • Positions 210 to 216 can now be calculated using the calculation method, in particular the formulas as described in FIG. 9.
  • the time duration tc- j and tc 2 is calculated from the difference between the time measurement results of the measuring devices 70, 72 and the measuring devices 70, 71.
  • the following coordinate values can be derived therefrom relative to the measuring device 70.
  • the distance traveled in the individual measuring intervals is derived from these values:
  • the object speed on the individual sections is:
  • the object acceleration on the sections is:
  • the flight curve of a ski jumper 208 represents a spatial curve, in this case it is just as necessary to arrange the further measuring device 71 as in the measuring device 70 and 72 in order to be able to determine whether the positions 210 to 216 are above or is located below a direct connecting line formed by a reference line 217 between the measuring devices 70 and 72 and a jump-off point 218 on the hill table 219 of the hill system 209.
  • the arrangement of a fourth measuring device can be dispensed with the position measuring device 1 according to the invention, since the measuring range only extends between the connecting straight line of the measuring devices 70 and 72 and the hill table 219 and that over the connecting line of the measuring devices 70, 72 mirrored area or the mirrored surface is not used to determine the measured value.
  • a fourth measuring device would have to be provided in order to determine whether the position of the ski jumper in relation to the ski jumping table 219 between the connecting line 220 and the Hill table 219 or on the side of the connecting line 220 facing away from the hill table 219.
  • any control device and control method for evaluating the running time of the distances of the accelerations and speeds are used for the position measuring device 1.
  • Both analog and digital devices for example self-programmable controls or industrial personal computers or specially configured computer units or computer cards inserted in such personal computers, can be used for this.
  • the measuring devices can also only have one which comprise one or more receivers, so that, for example, measuring devices equipped with transmitters and also additional subsidiary locations with receivers are arranged at a base location and one or more secondary locations.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 25) 161 Position 201 reference line

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Feststellen der Laufzeit einer abgesandten Energiesendestrahlung (10) zwischen einem Basisstandort (6) und zumindest einem davon distanzierten, beweglichen Objekt (2). Die Energiesendestrahlung wird zumindest über eine dem Basisstandort (6) benachbarte oder diesen umschließende Fläche (23) mit einer vorgegebenen Frequenz und gegebenenfalls moduliert ausgesendet. Nach Eintreffen der Energiesendestrahlung (10) am beweglichen Objekt (2) wird eine Energierücksendestrahlung (12, 14) vorgebbarer Frequenz, gegebenenfalls moduliert, ausgesandt. An dem Basisstandort (6) wird der Eingang dieser Energierücksendestrahlung (12, 14) festgestellt und die Laufzeit der Energiestrahlung zwischen dem Basisstandort (6) und zumindest einem Objekt (2) ermittelt und die Sende- und/oder Abtastvorgänge sind aufeinander abgestimmt.

Description

Positionsmeßvorrichtung und Verfahren zum Feststellen der Laufzeit einer abgesand- ten Energiestrahlung zwischen einem Basisstandort und einem beweglichen Objekt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen der Laufzeit einer abgesandten Energiestrahlung zwischen einem Basisstandort und zumindest einem davon distanzier¬ ten, beweglichen Objekt, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist, sowie eine Positionsmeßeinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 26 näher definiert ist.
Es sind bereits Verfahren zum Feststellen der Laufzeit einer abgesandten Energiestrah¬ lung zwischen einem Basisstandort und einem Objekt bekannt - gemäß DE-OS 35 26 564 -, bei dem eine gerichtete, mit einer Winkelcodierung versehene Energiesendestrah¬ lung von einem Basisstandort und einem Nebenstandort ausgesendet wird. Die einlan¬ gende Energiesendestrahlung wird am Objekt erfaßt, und aus der übermittelten Winkel- Codierung wird die Position des Objektes auf einer Fläche errechnet. Nach Feststellen der Position können diese Positionsdaten bevorzugt über drahtlose Übertragungsvorrich¬ tungen an eine Zentrale übermittelt werden. Nachteilig ist hierbei, daß zwei Standorte zum Absenden einer Energiesendestrahlung benötigt werden und außerdem jeweils die Winkelstellung der Energiesendestrahlung mitübertragen werden muß und die gesamte Auswertung der Position am beweglichen Objekt stattfindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Posi¬ tionsmeßeinrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, ständig die Position von ei¬ nem oder mehreren Objekten zu überwachen und dabei den technischen Aufwand im Bereich des Positionsmelders so gering wie möglich zu halten.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Paten¬ tanspruches 1 gelöst. Durch die Verwendung einer Energiesende- und einer Energie¬ rücksendestrahlung kann der Positionsmelder sehr einfach aufgebaut sein, da er ledig- lieh das Einlangen der Energiesendestrahlung erkennen und dementsprechend eine
Energierücksendestrahlung absenden muß. Damit kann er räumlich sehr klein und auch leicht gebaut werden, sodaß er sich bevorzugt für die Anwendung bei der Positionsfest¬ stellung von Personen bzw. der Bewegung von Maschinenteilen und dgl. eignet. Wei¬ ters wird durch diese Vorgangsweise eine flächendeckende Überwachung von mehreren auf einer Fläche wahllos verteilten Objekten aufeinanderfolgend ermöglicht und, es ist des weiteren möglich, jedes einzelne Objekt nach einem vorbestimmten Rythraus bzw. bei mehreren Objekten diese nach jeweils gewünschten Kriterien auf-
ERSÄΓZBLÄΓT REQE 26 einanderfolgend hinsichtlich ihrer Position abzufragen. Ein überraschender und nicht vorhersehbarer Vorteil dieser Lösung liegt des weiteren aber auch darin, daß damit eine Echtzeiterfassung der Bewegungen des Objektes möglich ist und damit in Echt¬ zeit die Objektbewegungen auch außerhalb der zu überwachenden Fläche dargestellt werden können. Dazu kommt, daß ein weiterer überraschender Vorteil dieser Lösung darin liegt, daß die Genauigkeit der errechneten Position sehr hoch ist, da bei Verwen¬ dung eines Richtstrahles mit nur einem Richtstrahl das Auslangen gefunden wird und bei Verwendung von zwei Energiesendestrahlungen, die von einem Basisstandort und einem Nebenstandort abgesendet werden, sich lediglich Positionsdifferenzen bei sich bewegenden Objekten durch die unterschiedliche Entfernung des Objektes zum Basis¬ standort und Nebenstandort ergeben können, wodurch die Ermittlung der Position der Objekte auch bei höheren Eigengeschwindigkeiten der Objekte einwandfrei möglich ist und somit auch eine exakte Ermittlung der Geschwindigkeit und gegebenenfalls der Beschleunigung sowie der von den Objekten zurückgelegte Weg, falls gewünscht auch in Echtzeit, ermittelt werden kann.
Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 2, da dadurch mit der Aussen¬ dung einer Energiesendestrahlung nur von einem Basisstandort das Auslangen gefun¬ den werden kann, jedoch durch die Verwendung einer Energierücksendestrahlung, die Position des Objektes am Basisstandort festgestellt werden kann, ohne daß eine Aus¬ sendung einer Energiesendestrahlung von einem weiteren Standort notwendig ist. Da¬ durch wird auch ein Positionsfehler bei der Berechnung der Position des Objektes, der dadurch entstehen könnte, daß zwei gerichtete Energiesendestrahlungen zu unterschied¬ lichen Zeitpunkten am Objekt aufgrund unterschiedlicher Scannrichtung oder dgl. ein- treffen, vermindert bzw. überhaupt ausgeschaltet.
Vorteilhaft ist aber auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 3, wodurch in einfacher Weise über die ermittelte Zeitdauer die Distanz zwischen dem Basisstandort, von wel¬ chem die Energiesendestrahlung abgesandt wurde und dem Objekt feststeht und mit der gleichzeitigen Zuordnung des Winkels des Richtstrahls die Position auf der über¬ wachten Fläche einfach ermittelt werden kann.
Durch den Verfahrensablauf nach Patentanspruch 4 wird ein gleichmäßiger Scannvor¬ gang über die gesamte Fläche ermöglicht, wobei eine mechanische oder steuerungs- technische Synchronisierung für Sendevorrichtungen oder dgl. wegfällt.
Es ist aber auch möglich, nach Patentanspruch 5 vorzugehen, wodurch mit nur einer
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) Energiesendestrahlung durch die Auslösung von zwei Energierücksendestrahlungen ohne jeweiliger Festlegung der Ausstrahlrichtung der Energiesendestrahlung die exak¬ te Position des Objektes errechnet werden kann und ein durch die unterschiedlichen Entfernungen des Objektes vom Basis- und Nebenstandort bedingten Meßfehler bei hö- heren Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen des Objektes vermieden werden kann, da zum gleichen Zeitpunkt, nämlich dem Einlangen der Energiesendestrahlung die Energierücksendestrahlungen ausgelöst werden, die zur Laufzeit und somit zur Di¬ stanzberechnung verwendet werden.
Bei einem Vorgehen nach Patentanspruch 6 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine Echtzeitdarstellung mit geringstmöglichen Fehlertoleranzen möglich ist.
Vorteilhaft ist aber auch ein Verfahrensablauf nach Patentanspruch 7, da die Meßwert¬ ermittlung aufgrund der geringeren Anzahl von gleichzeitig anfallenden Rücksende- Strahlungen vereinfacht ist und Signalüberlagerungen bzw. Fehlzuweisungen dadurch vermieden werden können.
Die Zuordnung der einlangenden Energierücksendestrahlung kann aber auch durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 8 verbessert und vor allem eine Fehlauswertung aus- geschaltet werden.
Es sind aber auch die Verfahrensschritte nach Patentanspruch 9 von Vorteil, da jedem Start- und Stoppimpuls bzw. jeder steuerrelevanten Information eine Identifikation zu¬ geordnet ist. Durch die Verwendung dieser Identifikationscodes ist es auch möglich, eine beliebige Mehrzahl von Objekten wahlweise gleichzeitig oder alternierend zur Po¬ sitionsbestimmung anzusprechen.
Die Ermittlung der für die Berechnung der Position verwendeten Zeitsignale wird durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 10 erheblich erleichtert.
Dazu kommt, daß die Exaktheit der Meßwertermittlung durch die geringere Frequenz der Energierücksendestrahlung verbessert und insbesondere die Interpolation des Zeit¬ signals erleichtert wird.
Durch die weiteren Maßnahmen nach Patentanspruch 11 ist es möglich, die Ermittlung der Position von Objekten auch dann vorzunehmen, wenn der Basis- und/oder der Ne¬ benstandort nicht in einer fixen gleichbleibenden Distanz angeordnet sind, wobei die
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) Meßgenauigkeit bei der Ermittlung der Position des Objektes durch die Ermittlung und/oder Überwachung dieser bevorzugt veränderbaren Distanz mit derjenigen bei Verwendung ortsfester Basis- und/oder Nebenstandorte vergleichbar ist.
Durch das Vorgehen nach Patentanspruch 12 kann die Anzahl der zu ermittelnden Di¬ stanzen bzw. Entfernungen zur Berechnung der Position der Objekte verringert wer¬ den.
Die weitere Vorgangsweise nach Patentanspruch 13 ermöglicht eine Feststellung der Position der Objekte auch bei einem beweglichen Meßsystem, bei welchem der Basis- und/oder der Nebenstandort über Einsatzdauer zur Positionsermittlung verändert wird.
Der Vorteil der Maßnahmen nach Patentanspruch 14 liegt darin, daß auch bei höheren Geschwindigkeiten des Objektes Meßfehler, die durch zeitversetztes Eintreffen der Energiesende- bzw. der Energierücksendestrahlung am Objekt bzw. den Standorten und Bezugspunkten auftreten, minimiert werden können.
Vorteilhaft ist auch ein Ablauf gemäß Patentanspruch 15, da dadurch keine eigenen Energiesendestrahlungen bzw. Verbindungsmedien zwischen den Vermessungsvorrich- tungen und den Positionsmeldern benötigt werden.
Durch das Vorgehen nach Patentanspruch 16 wird ein definitiver Startzeitpunkt für die Zeitfeststellung unabhängig von anderen Informationen festgelegt, wodurch Fehler bei der Meßwertermittlung verringert werden können.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen nach Patentanspruch 17, da dadurch der Beginn und das Ende der Zeitfeststellung exakt festgelegt werden können.
Die Vorgangsweise nach Patentanspruch 18 ermöglicht in vorteilhafter Weise eine hohe Abfragedichte der Position der einzelnen Objekte durch die zeitüberlagerte Aus¬ sendung von Identifikationscodes sowie der sonstigen Impulse sowie Codes innerhalb eines maximalen Meßzyklusses, sodaß die Positionsermittlungen der einzelnen Objek¬ te einander überlagern.
Es ist aber auch möglich, nach Patentanspruch 19 vorzugehen, wodurch auch große Gebiete mit nur einer Positionsmeßeinrichtung zum Feststellen der Position von sich jeweils nur in Teilbereichen eines großen Gebietes bewegenden Objekten ermittelt
ERSATZBLAΓΓ (REGEL 26) werden können und trotzdem die Positionsfestlegung unter Bezug auf einen feststehen¬ den Bezugspunkt erfolgen kann.
Der Aufwand an Rechenarbeit zum Ermitteln der Position der Objekte kann durch die Maßnahmen des Patentanspruches 20 verringert werden, wenn eine der Distanzen, nämlich die zwischen Basis- und Nebenstandort, während des Meßvorganges konstant gehalten wird.
Vorteilhaft ist es bei der Anordnung von mehreren Positionsmeldern auf einem Objekt, wenn diese gemäß der Verfahrensweiterbildung in Patentanspruch 21 betrieben wer¬ den, da damit die Relativstellung der einzelnen Positionsmelder während einer Posi¬ tionserfassung zusätzlich zum gleichen Zeitpunkt, also nahezu in Echtzeit, möglich ist.
Ein einfacher Soll-Ist-Vergleich der einzelnen Positionen ist durch die Maßnahmen im Patentanspruch 22 einfach erreichbar.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen nach Patentanspruch 23, da dadurch eine unmit¬ telbare Feststellung der Bewegungsobjekte, beispielsweise auf einem Bildschirm er¬ möglicht wird, sodaß auf einem gewissen Bewegungsablauf der Objekte, beispielswei- se die Stellung einzelner Spieler bei einem Mannschaftsspiel wie Fußball, Handball, Volleyball bzw. Cricket oder dem Bewegungsablauf beim Tennis oder Golfspielen un¬ mittelbar durch den Trainer Einfluß genommen werden kann.
Durch die Verfahrensschritte nach Patentanspruch 24 ist es möglich, die erfindungs- gemäße Positionsmeßeinrichtung auch zur Feststellung von bewegungsmotorischen Abläufen an Menschen bzw. Tieren zu verwenden.
Des weiteren bringt ein Vorgehen nach Patentanspruch 25 den Vorteil, daß in Verbin¬ dung mit der Positionsmeßeinrichtung in einfacher Weise Nachrichten und Informatio- nen zu beweglichen Objekten übertragen werden können.
Die Erfindung umfaßt weiters auch eine Positionsmeßvorrichtung, wie sie im Oberbe¬ griff des Patentanspruches 26 beschrieben ist.
Diese Positionsmeßvorrichtung ist durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Paten¬ tanspruches 26 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung der Positionsme߬ vorrichtung, daß mit einem Sender und zwei Empfängern eine Position des Objektes
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26 durch die Messung der Laufzeit der Energiesende- und Energierücksendestrahlung fest¬ gestellt werden kann. Damit können nicht nur eine Vielzahl von Bauteilen gespart wer¬ den, sondern es ist darüber hinaus auch möglich, mit einem einfach aufgebauten Posi¬ tionsmelder, der damit auch eine kleine Baugröße und ein geringes Gewicht aufweisen kann, das Auslangen zu finden. Damit ist es nun erstmals in vorteilhafter Weise mög¬ lich, nicht nur die Position von Spielern auf einem Spielfeld, sondern auch Bewegungs¬ abläufe von Menschen oder Tieren bzw. auch von einzelnen Körperteilen derselben, wie Hand- oder Beinbewegungen exakt in ihrer flächigen bzw. räumlichen Position zu überwachen.
Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 27 wird erreicht, daß die Positionsme߬ einrichtung außerhalb der zu überwachenden Fläche, also beispielsweise am Spielfel¬ drand eines Fußballplatzes oder dgl. angeordnet sein kann.
Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 28 wird mit Vorteil erreicht, daß eine die Positionsmeßvorrichtung umgebende Fläche von einem zentralen Standort aus überwacht und die Positionen der auf dieser die Positionsmeßvorrichtung umgebenden Fläche sich bewegenden Objekte ständig überwacht werden kann.
Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 29, da dadurch in einer die Positionsmeßvorrichtung umgebenden Fläche die räumliche Bewegung der einzel¬ nen Objekte bzw. deren räumliche Position exakt festgestellt werden kann.
Die Schnelligkeit der Meßwertermittlung bzw. die genaue Zuordnung der einzelnen Sendestrahlungen zu den einzelnen Vermessungsvorrichtungen ist durch die Weiterbil¬ dung nach Patentanspruch 30 möglich.
Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 31 werden Meßfehler durch Interferen¬ zen bzw. Signalüberlagerungen verhindert.
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 32, da dadurch eine exak¬ te Trennung der Energierücksendestrahlungen von den Energiesendestrahlungen und damit eine exakte Meßwertauswertung und Zeitermittlung erzielt wird, wodurch die Meßgenauigkeit und die Genauigkeit der Positionsbestimmung erhöht werden kann.
Schließlich erweist sich auch eine Ausführungsform nach Patentanspruch 33 vorteil¬ haft, da dadurch die einzelnen Abfragen zu den unterschiedlichen Objekten sich zumin- dest zeitmäßig überlappen können, ohne daß Störungen, Interferenzen oder sonstige gegenseitige Meßsignalbeeinflussungen auftreten.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Positionsmeßeinrichtung in schematischer, vereinfachter Darstellung in der Verwendung auf einer abgegrenzten Fläche, beispielsweise einem Sport¬ platz, in Draufsicht sowie ein zugehöriges Blockschaltbild in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 die Anordnung und Ausbildung einer erfindungsgemäßen Positionsmeßein- richtung auf einer abgegrenzten Fläche beispielsweise einem Lagerplatz in
Draufsicht und vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 ein Diagramm mit dem Signalverlauf der Energiesende- und Energierücksen¬ destrahlung der Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 2 in zeitlichem Ablauf;
Fig. 4 die schematische Darstellung der Positionsmeßeinrichtung auf einem abge¬ grenzten Feld, beispielsweise einem Spielfeld mit unterschiedlichen auf¬ einander folgenden Positionen eines beweglichen Objektes und zur wahl¬ weisen oder gleichzeitigen Verwendung auf einander benachbarten Flächen in Draufsicht und schematischer Darstellung;
Fig. 5 eine andere Ausführungsvariante des Signalverlaufs der Energiesende- und Energierücksendestrahlung der Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 4 in zeit¬ lichem Verlauf;
Fig. 6 die weitere Anordnung und Ausbildung einer erfindungsgemäßen Positions¬ meßeinrichtung entlang einer Bahn, z.B. einer Laufbahn mit den darin eingetragenen, unterschiedlich aufeinander folgenden Positionen eines sich bewegenden Objektes in Draufsicht und schematischer Darstellung;
Fig. 7 die andere Anordnung und Ausbildung einer erfindungsgemäßen Positions¬ meßeinrichtung für mehrere Objekte mit einer gerichteten Energiesende-
ERSÄΓZBLÄΓT REGEL 26 strahlung;
Fig. 8 die Anordnung und Ausbildung einer erfindungsgemäßen Positionsmeßein¬ richtung zur Ermittlung einer räumlichen Bewegung eines Positionsmelders mit mehreren auf unterschiedlichen Gliedmaßen einer Person angeordneten
Positionsmeldern in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 9 eine Ausführungsvariante für die Anordnung und Ausbildung einer er¬ findungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung im Bereich einer Schanze für Schispringer in Seitenansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 10 Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 9 in Draufsicht.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Positionsmeßeinrichtung 1 für die Bestimmung ei- ner Position eines Objektes 2 gezeigt. Die Positionsmeßeinrichtung 1 besteht dabei aus einer ersten Vermessungsvorrichtung 3, einer zweiten Vermessungsvorrichtung 4 und einem am Objekt 2 angeordneten Positionsmelder 5. Der Positionsmelder 5 ist gemein¬ sam mit dem Objekt 2 beweglich angeordnet, wogegen die Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 stationär auf einem Basisstandort 6 und einem Nebenstandort 7 in einer fixen vorherbestimmbaren Distanz 8 voneinander angeordnet sind.
Die am Basisstandort 6 angeordnete Vermessungsvorrichtung 3 umfaßt einen Sender 9 zum Aussenden einer Energiesendestrahlung 10 und einen Empfänger 11 zum Empfan¬ gen einer Energierücksendestrahlung 12. Die am Nebenstandort 7 ange-ordnete Ver- messungsvorrichtung 4, umfaßt dagegen im gezeigten Ausführungsbeispiel nur einen Empfänger 13, der eine Energierücksendestrahlung 14 aufnehmen kann. Der Positions¬ melder 5 ist ebenfalls mit einem Empfänger 15 für die Energiesendestrahlung 10 und mit einem Sender 16 für die Energierücksendestrahlung 12 und 14 ausgestattet. Dem Empfänger 15 und/oder Sender 16 ist eine Decodiereinheit 17 zugeordnet, die ebenso wie Empfänger 15 und Sender 16 von einer Stromquelle 18 mit Energie versorgt wer¬ den.
Die Vermessungsvorrichtung 3 und 4 sind über Leitungen 19 bis 21 mit einer Steuer¬ einrichtung 22 verbunden. Diese Verbindung kann aber auch drahtlos über entspre- chend codierte Sende- und Empfangsanlagen erfolgen. Diese Steuereinrichtung 22 kann sich beispielsweise in einer Vermessungsvorrichtung 3 und/oder 4 befinden und ist ebenso wie diese außerhalb einer Fläche 23 angeordnet, innerhalb der sich die zu
ERSATZBLÄΓT (REGEL 25) überwachenden Objekte 2 bewegen. Diese mit den Positionsmeldern 5 ausgestatteten Objekte 2 können beispielsweise Spieler einer Sportmannschaft, beispielsweise einer Fußballmannschaft sein, deren Leistung bzw. deren taktische Bewegungen am Spiel¬ feld entweder in Echtzeit dargestellt oder in der Folge analysiert werden soll. Neben der Stellung der Objekte 2 kann selbstverständlich auch deren Geschwindigkeit zwi¬ schen zwei Standorten bzw. die Beschleunigung und andere daraus ableitbare Daten gewonnen werden.
Für die Aufnahme und Auswertung dieser Daten bzw. zur Feststellung einer Position eines Objektes 2 innerhalb der Fläche 23, also einer Spielfläche, ist die Steuereinrich¬ tung 22, die durch eine Rechnereinheit 24 gebildet sein kann, dargestellt.
Selbstverständlich kann diese Rechnereinheit 24 entweder durch einen entsprechenden Personalcomputer in Industrieausführung ausgeführt sein, in dem die notwendigen zu- sätzlichen Steuerelemente auf einer Einschubkarte angeordnet sind, oder es wird dieser Personalcomputer nur als Eingabegerät 25 benutzt und die Ablaufsteuerung und Aus¬ wertung der in den Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 der gewonnenen Daten erfolgt in einer selbstprogrammierbaren Steuerung oder einer speziell für diesen Anwendungs¬ fall konfigurierten Rechnereinheit 24.
Zur Herstellung der Energiesendestrahlung 10 und der Auswertung der Energierücksen¬ destrahlung 12 bzw. 14 ist die Rechnereinheit 24 mit einer Sendereinheit 26 bzw. zwei Empfängereinheiten 27 und 28 ausgestattet.
Weiters weist die Rechnereinheit 24 eine Codiereinheit 29 auf, mit welcher der Ener¬ giesendestrahlung 10 ein Identifikationscode 30 überlagert wird. Diese Überlagerung kann durch Amplituden- oder Frequenzmodulation oder sonstige andere technische Mittel erfolgen.
Dieser Identifikationscode 30 ermöglicht es, jeweils einzelne Positionsmelder 5 der
Objekte 2 anzusprechen, sodaß die Positionsmelder 5 zur Feststellung ihrer Entfernung 31, 32 von den beiden Vermessungsvorrichtungen 3, 4 bzw. dem Basisstandort 6 und/oder dem Nebenstandort 7 durch die Energierücksendestrahlung 12. 14 an die Ver¬ messungsvorrichtungen 3, 4 ermittelt werden kann. Die Entfernungen 31, 32 werden über das Zeitäquivalent der Laufzeit der Energiesendestrahlung 10 und der Energie¬ rücksendestrahlung 12 und 14 ermittelt.
ERSATZBLAΓT REGEL 26 Dazu ist in der Rechnereinheit 24 ein Taktgenerator 33, eine Zählereinheit 34 und eine entsprechende Ausbildung bzw. Softwareausstattung in der Rechnereinheit 24 vorgese¬ hen.
Zum Feststellen der Position jedes Objektes 2 kann nun beispielsweise über ein Befehl¬ seingabegerät 35, z.B. eine Tastatur, eine Bezeichnung des Objektes 2 eingegeben wer¬ den, dessen Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung ermittelt werden soll.
Über die Festlegung des Objektes 2 wird aus einem Speicher 36 der diesem Objekt 2 entsprechende Identifikationscode 30 abgefragt und über die Codiereinheit 29 dieser
Identifikationscode 30 über die Sendereinheit 26 dem Sender 9 in der Vermessungsvor¬ richtung 3 zugeführt und von diesem ausgesandt. Bei dieser Energiesendestrahlung 10 kann es sich beispielsweise um eine elektromagnetische Wellenform handeln, die kreis- bzw. kugelförmig oder über einen bestimmten Ausstrahlungswinkel 37 abgestrahlt wird, der so groß ist, daß zumindest die Fläche 23 abgedeckt ist, je nachdem, ob eine Richtstrahl- oder eine Rundstrahlantenne oder dgl. verwendet wird. Für diese Absen¬ dung der Energiesendestrahlung 10 können alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und zugehörigen Antennen und Vorrichtungsteile verwendet werden.
Gleichzeitig mit der Aktivierung der Sendereinheit 26 wird von der Sendereinheit 26 die Zählereinheit 34 über eine Steuerleitung 38, z.B. einem Startimpuls bzw. Startsig¬ nal, gestartet und zählt die von dem Taktgenerator 33 gelieferten Zeitimpulse. Langt nun die ausgestrahlte Energiesendestrahlung 10 im Empfänger 15 des Positionsmelders 5 ein, so wird über die Decodiereinheit 17 festgestellt, ob der im Energiesendestrah- lung 10 enthaltene Identifikationscode 30 mit dem in einem Speicher 39 des Positions¬ melders 5 hinterlegten Identifikationscode 30 übereinstimmt. Ist eine Überein¬ stimmung gegeben, so wird die Absendung der Energierücksendestrahlung 12 und 14 ausgelöst. Selbstverständlich ist es bei der Verwendung eines Rundstrahlers beim Posi¬ tionsmelder 5 möglich, auch nur eine Energierücksendestrahlung 12 abzusenden.
Langt nunmehr die Energierücksendestrahlung 12 und gegebenenfalls 14 am jeweili¬ gen Empfänger 11 bzw. 13 der Vermessungsvorrichtung 3 bzw. 4 ein, so wird über die Empfängereinheit 27 bzw. 28 ein Steuersignal an die Zählereinheit 34 abgegeben, wel¬ ches beispielsweise bewirkt, daß der jeweilige Zählerstand in einem Speicher 36 der Rechnereinheit 24 bzw. in der Rechnereinheit 24 hinterlegt wird.
Aufgrund der zwischen dem Start und dem Stoppimpuls ermittelten Anzahl der vom
ERSATZBLÄTT (REGEL 26 Taktgenerator 33 abgegebenen Taktimpulse wird die Zeitdauer ermittelt, die die Ener¬ giesendestrahlung 10 von Sender 9 bis zum Positionsmelder 5 und von diesem die Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 zurück zu den Empfängern 11 und 13 der Ver¬ messungsvorrichtungen 3 und 4 benötigt hat.
Die Vorgangsweise zum Ermitteln der Realzeiten und die daraus erfolgende Berech¬ nung der Entfernungen 31, 32 sowie einen den der Geschwindigkeit, der Beschleuni¬ gung oder sonstiger Daten wird dann anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele noch im Detail beschrieben.
Selbstverständlich ist es auch möglich, daß anstelle der Eingabe eines Kennzeichens für ein einzelnes Objekt 2 zur fortlaufenden Abfrage der Positionen einer Vielzahl von Objekten 2 ein entsprechendes Programm im Speicher 36 der Rechnereinheit 24 hinter¬ legt ist, sodaß zyklisch aufeinanderfolgend einzelne oder alle der zu überwachenden Objekte 2 abgefragt werden können.
Anhand der Fig. 2 und 3 soll nun eine mögliche Ausführungsvariante der Positionsme¬ ßeinrichtung 1 sowie der zur Ermittlung der Zeitdifferenz für ausgesendete bzw. emp¬ fangene Energiesendestrahlung 10 und Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 gezeigt und erläutert werden.
Wie bereits anhand der Übersichtsdarstellung in Fig. 1 gezeigt, sind am Rand einer Fläche 23, die im vorliegenden Fall durch einen Lagerplatz 40 gebildet ist, wiederum zwei stationär bzw. feststehend auf einem Basisstandort 6 und einem Nebenstandort 7 angeordnete Vermessungsvorrichtungen 3 und 4, die eine vorbestimmte Distanz 8 auf¬ weisen, angeordnet.
Die Ausbildung der Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 entspricht denjenigen, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind.
Die Positionsmeßeinrichtung 1 besteht aus den Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 dient nun dazu, die Manipulationswege beispielsweise zwischen Abstellplätzen 41 und 42 entsprechend zu ordnen oder entladene Waren 43, 44 an bestimmten Stellen des La¬ gerplatzes 40 geordnet abzustellen.
Dazu ist beispielsweise ein Hubstapler 45 angeordnet, der in verschiedenen Positionen 46, beispielsweise während einer Fortbewegung von der Position 46 bis 49, gezeigt ist.
ERSÄΓZBLÄΓΓ REGEL 26 Um nun die Position 46 bis 49 laufend überwachen zu können, beispielsweise um eine Fernsteuerung des Hubstaplers 45 zu ermöglichen oder eine optimale Fahrtroute auf dem Lagerplatz 40 zu kalkulieren bzw. den Energieaufwand und die Fahrweise des Be- dieners zu kontrollieren, ist es nun erwünscht, entweder die Position 46 bis 49 oder die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigungen und die Stehzeiten genau zu erfassen bzw. über die Positionsmessung festzustellen, ob der Bediener mit dem Hubstapler 45 die Waren 43, 44 an der richtigen Stelle absetzt.
Dazu wird mit dem Sender 9 eine Energiesendestrahlung 10 mit einer Frequenz 51 zum Zeitpunkt 52 mit einem Startimpuls 53 bzw. Startsignal ausgesandt, welche durch elektromagnetische Wellen mit der Frequenz 51 z.B. zwischen 10 bis 100 MHz, bevor¬ zugt 40 bis 60 MHz und mit einem sinusförmigen Verlauf und einer Amplitude 54 ge¬ bildet ist.
Die Energiesendestrahlung 10 sendet nun beispielsweise am Beginn eines Meßzyklus, also zu einem Zeitpunkt 52, einen Startimpuls 53 bzw. ein Startsignal, der eine Ampli¬ tude 55 aufweist, die sich charakteristisch von der Amplitude 54 der Energiesendestrah¬ lung 10 unterscheidet. Dieser Startimpuls 53 bzw. dieses Startsignal kann natürlich auch aus mehreren Schwingungen der Energiesendestrahlung 10, also eines Hoch¬ frequenz-Trägersignals bestehen. Die Zusammensetzung dieses Startimpulses 53 bzw. Startsignals ist aber in jedem Fall einzigartig, d.h. daß in den nachfolgend übermittel¬ ten Daten diese Signalform bzw. die Aufeinanderfolge dieser Signale nicht mehr vor¬ kommt. Dieser Startimpuls 53 bzw. dieses Startsignal kennzeichnet den Beginn eines Meßzyklus. Die zwischen zwei solchen aufeinanderfolgenden Startimpulsen 53 und 56 bzw. Startsignale festgelegte Zeitspanne 57 legt die maximale Zeitdauer für einen Meßzyklus fest, in welchen neben einem Startimpuls 53 bzw. Startsignal gegebenen¬ falls auch der Identifikationscode 30 sowie sonstige Detailinformationen und die Lauf¬ zeitermittlung der Energiesendestrahlung 10 zwischen der Vermessungsvorrichtung 3 bzw. 4 und dem Hubstapler 45 erfolgt. Hat nun die Energiesendestrahlung 10 bezogen auf den Startimpuls 53 bzw. das Startsignal eine Entfernung la zwischen der Vermes¬ sungsvorrichtung 3 und dem Hubstapler 45 zurückgelegt, so wird beim Eintreffen des Startimpulses 53 bzw. Startsignales beim Positionsmelder 5, wie bereits anhand der Fig. 1 grob beschrieben, am Zeitpunkt 58 eine Energierücksendestrahlung 12 ausge- strahlt.
Die vom Positionsmelder 5 abgesandte Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 ist in
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm, in welchem auf der Ordinate der Spannung U und auf der Abszisse die Zeit t eingetragen ist, gezeigt. Die Darstellung der elektromag- netischenWellen, die die Energiesendestrahlung 10 und die Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 zeigen, erfolgt dabei schematisch und teilweise zur besseren Verständlich- keit größenmäßig verzerrt.
In diesem Diagramm ist nunmehr auf einer Grundlinie 59 die Energiesendestrahlung 10 und auf einer Grundlinie 60 und 61 die Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 auf der Grundlinie 60 bezogen auf die Vermessungsvorrichtung 3 und auf der Grundlinie 61 bezogen auf die Vermessungsvorrichtung 4 dargestellt. Es wird der Einfachheit hal¬ ber nunmehr davon ausgegangen, daß nach Einlangen des Startimpulses 53 bzw. Start¬ signales beim Positionsmelder 5 dieser über seinen Sender 16 die Energierücksende¬ strahlung 12 aussendet. Diese kann beispielsweise eine annähernd gleiche Amplitude 62, wie die Amplitude 54 der Energiesendestrahlung 10 aufweisen. Die Energierücksen- destrahlung 12 weist gegenüber der Frequenz 51 der Energiesendestrahlung 10 eine unterschiedliche, im vorliegenden Fall die halbe Frequenz 63 auf. Entsprechend der Entfernung la zwischen dem Hubstapler 45 und der Vermessungsvorrichtung 3, die kleiner ist als eine Entfernung lb zwischen dem Hubstapler 45 und der Vermessungs¬ vorrichtung 4, sodaß die Energierücksendestrahlung 12 früher beim Empfänger 11 der Vermessungsvorrichtung 3 eintrifft als die Energierücksendestrahlung 14 am Empfän¬ ger 13 der Vermessungsvorrichtung 4, wie dies auch anhand des dargestellten Signal¬ verlaufes auf den Grundlinien 60, 61 zu ersehen ist. Somit trifft die Energierücksende¬ strahlung 12 bzw. 14 zum Zeitpunkt 64 nach Zurücklegen der Entfernung la bei der Vermessungsvorrichtung 3 und zu einem Zeitpunkt 65 nach Zurücklegen der Entfer- nung lb bei der Vermessungsvorrichtung 4 ein. Unter Berücksichtigung einer festste¬ henden Distanz lc zwischen den beiden Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 läßt sich die Position des Positionsmelders 5 daraus ableiten.
Wird nach Einlangen der Energierücksendestrahlung 12 bzw. 14 an der jeweiligen Ver- messungsvorrichtung 3 und 4 die Zählereinheit 34 stillgesetzt bzw. der Zählerstand ab¬ gefragt, so können dadurch zwei Zeitsignale mit einer Zeitdauer 66 und einer Zeitdau¬ er 67 ermittelt werden, die der Entfernung la und lb proportional sind.
In der gemessenen Zeitdauer 66 ist eine Laufzeit der Energiesendestrahlung 10 von der Vermessungsvorrichtung 3 zum Positionsmelder 5 enthalten und beinhaltet intern eine Laufzeit der Energierücksendestrahlung 12 und eine Laufzeit der Elektronik im Posi¬ tionsmelder 5. Die Laufzeit der Elektronik kann man messen oder durch geeignete
E schaltungstechnische Maßnahmen wie Synchronisation zu Null machen. Infolge läßt sich aus summierten Gesamtlaufzeiten die Laufzeit für die Entfernungen la ermitteln. Ebenso verhält es sich für die Entfernung lb.
Die Position 46 des Hubstaplers 45 auf dem Lagerplatz 40 errechnet sich nun wie folgt.
la2 = lb2 + lc2 - 2 * lb * 1c * cos α => a = arccos (lcfi-lb2-lcA -2 * Ib * lc)
lb2 = la2 + lc2 - 2 * la * lc * cos ß => ß = arccos (lb2-ltfi-lc -2 * la * lc)
lc2 = la2 + lb2 - 2 * la * lb * cos γ => γ = arccos
Figure imgf000016_0001
cosß = f - ] => lcj = la cos ß
cos ■«α ■ = ( ( £ TΓ) I => lc2 = lb cos α
Figure imgf000016_0002
Daraus ergeben sich nunmehr aufgrund der festgestellten Zeitdauer von ta und tb die Entfernung 31 und 32 sowie die Position 46 bis 49 des Objektes 2 in einem Koordina¬ tensystem unter Berücksichtigung, daß sich die Energiesendestrahlung 10 und die Energierücksendestrahlung 12,14 mit Lichtgeschwindigkeit = 300 * 10 n/s ausbreitet.
Zur weiteren Erläuterung des Berechnungsbeispieles, anhand der in Fig. 2 gezeigten verschiedenen Positionen 46 bis 49 des Hubstaplers 45, wurden nunmehr folgende Werte aus den für die Entfernungen 31 und 32 ermittelten Laufzeiten, anhand der zu¬ vor erläuterten Berechnungsmethoden für die Errechnung der tatsächlichen Zeitdauer 68 und 69 eines Referenzsignals mit einer vorgegebenen Frequenz mit den Werten ta und tb errechnet:
tla = 232 ns tlb = 175 ns t2a = 234 ns t2b = 174 ns t3a = 235 ns t3b = 173 ns t4a = 236 ns t4b = 173 ns
Die Entfernung lc ist eine feste Größe. Sie kann auf verschiedene Arten ermittelt wer¬ den, wie z.B. durch Abmessen der Entfernung lc mit einem Maßband oder ebenfalls durch Messen der Laufzeit von der Vermessungsvorrichtung 3 bis zur Vermessungsvor¬ richtung 4. Ist die Laufzeit der Entfernung lc bekannt, errechnet sich der Abstand wie folgt
lc = tc * f * λ = tc * c = 300 10"9 * 300 106 = 90 m
Strecke la: ta = 232 ns
la = ta * f * λ = ta * c = 232 10"9 * 300 106 = 69,6 m
Strecke lb: tb = 175 ns
lb = tb * f * λ = tb * c = 175 10" 300 106 = 52,5 m
Winkel α: a = arccos 'ltfi-lb2-l _ , 69.6'-52.5"-90" l _-_-_ Λr_. ^ -2 * lb * lc) arccos | _2 < 52>5 .90 1 = 50,49
Winkel ß: ß = arccos fib2- fi-icA _ -2 * la * lcj ~ 310005 ' 5 -2 * 69,6 » TO 1 = 35'59°
Strecke lc lc, = la cos ß = 69,6 cos 35,59° = 56,6 m
Strecke lc2:
lc2 = lb cos α = 52,5 cos 50,49° = 33,4 m
Strecke h: h = J(lb2- lcA = j(ia - lcA = / 52,52- 33,42) = / ( 69, 62- 56, 62) = 40, 5m
Mit diesen Werten ist nun die Position 46 des bewegten Objektes 2 relativ zur Vermes¬ sungsvorrichtung 3 und der Vermessungsvorrichtung 4 bestimmt. Zwar würde ein Ob¬ jekt 2, das an einer Verbindungslinie zwischen Vermessungsvorrichtung 3 und 4 ge¬ spiegelt wird, dieselben Meßergebnisse aufweisen, aber durch eine geeignete Aufstel¬ lung von den Vermessungsvorrichtungen 3 und 4 und eine Bereichsvereinbarung z.B. des Lagerplatzes 40 kann dieser Bereich ausgeschlossen werden.
Die Ermittlung der entsprechenden Positionswerte für die weiteren Positionen 47 bis 49 des Hubstaplers 45 erfolgt in gleicher Weise.
Sind diese Werte dann berechnet, kann der jeweils zurückgelegte Weg des Hubstaplers 45, beispielsweise zwischen den einzelnen Positionen 46 bis 49 sowie die dazwischen erzielte Geschwindigkeit und die Beschleunigung wie folgt errechnet werden:
fcj = lacosß = ta * c *
h = (la2- Icή = (ta * c)Λ ta * c *
Figure imgf000018_0002
Aus der Positionsberechnung können folgende relative Abstände errechnet werden: llc-j = 56,599 m hl = 40,505 m
12c j = 57,240 m h2 = 40,640 m
13cj = 57,648 m h3 = 40,582 m
14c j = 57,883 m h4 = 40,769 m
Teilstrecke s:
Figure imgf000019_0001
Aus den errechneten Positionen ergeben sich somit folgende Teilstrecken:
Δxl2 = 0,640 m Dyl2 = 0,135 m S 12 = 0,655 m
Δx23 = 0,408 m Dy23 = 0,057 m S23 = 0,412 m Δx34 = 0,235 m Dy34 = 0,187 m S34 = 0,300 m
Daraus folgt eine Gesamtstrecke S8;
Sg = ΣS = S12 + S23 + S34 = 0,655 + 0,412 + 0,300 = 1.367 m
Die Berechnung der Geschwindigkeit erfolgt derart, daß zuerst die Geschwindigkeit des Objektes 2 auf einer Teilstrecke ermittelt wird.
Ermittelte Teilstrecken: S 12 = 0,655 m S23 = 0,412 m S34 = 0,300 m
Meßintervall:
tm = 0,1 s
Diese Zeitdauer von 100 ms zwischen den einzelnen Messungen dient nur als Beispiel. Die tatsächliche Meßintervallzeit der Positionsmeßeinrichtung 1 kann viel geringer sein und im μs-Bereich liegen. Geschwindigkeit v: v v = tm
Auf den ermittelten Teilstrecken S 12-S34 werden folgende Geschwindigkeiten des Hubstaplers 45 erreicht.
V12 = 6,55 m/s = 23,58 km/h V23 = 4, 12 m/s = 14,83 km/h V34 = 3,00 m/s = 10,80 km/h
Der große Geschwindigkeitsunterschied kommt vom großen Meßintervall. Bei einem kürzeren Meßintervall erhält man kleinere Positionsänderungen und somit werden die Sprünge im Meßergebnis immer kleiner.
Die Beschleunigung kann anhand der vorliegenden Daten durch die Berechnung der Beschleunigung des Hubstaplers 45 auf einer Teilstrecke ermittelt werden, wobei von den ermittleten Geschwindigkeiten für die Teilstrecke S12-S34 ausgegangen wird:
V12 = 6,55 m/s = 23,58 km/h V23 = 4, 12 m/s = 14,83 km/h
V34 = 3,00 m/s = 10,80 km/h
Aus diesen Geschwindigkeiten errechnet sich nun die Beschleunigung a wie folgt:
Figure imgf000020_0001
Auf den ermittelten Teilstrecken S 12-S34 liegen danach folgende Beschleunigungen des Hubstaplers 45 vor:
al2-23 = 24,3 m/s2 a23-34 = 11,2 m/s2
Für den großen Beschleunigungsunterschied gilt dasselbe wie für den Geschwindigkeits- unterschied. Je kürzer das Meßintervall, desto mehr nähert man sich einer Echtzeitdar¬ stellung an. Mit einer derartigen Positionsmeßeinrichtung 1 ist es daher möglich, so-
ERSATZBLATT (REGEL 25) wohl Echtzeitdarstellungen und Aufnahmen wiederzugeben, als auch für die Archivie¬ rung nachfolgende Auswertung zeitversetzter Aufzeichnungen vorzunehmen.
In den Fig. 4 und 5 sollen nun eine andere mögliche Ausführungsvariante der Posi¬ tionsmeßeinrichtung 1 zur Bestimmung der Position des Objektes 2 erläutert werden.
Die Positionsmeßeinrichtung 1 besteht dabei aus einer ersten Vermessungsvorrichtung 70, einer zweiten Vermessungsvorrichtung 71 und einer dritten Vermessungsvorrich¬ tung 72 und dem an dem Objekt 2 angeordneten Positionsmelder 5.
Der Positionsmelder 5 ist gemeinsam mit dem Objekt 2 beweglich angeordnet, woge¬ gen die Vermessungsvorrichtungen 70, 71 und 72 stationär auf einem Basisstandort 73, einem Nebenstandort 74 und einem weiteren Nebenstandort 75 angeordnet sind. Die Vermessungsvorrichtung 70, 71 sind bevorzugt während des Meßvorganges bzw. einer gesamten Auswertung in einer fixen Distanz 76 und die Vermessungsvorrichtung 71, 72 in einem Abstand 77 voneinander angeordnet. Selbstverständlich ist es möglich diese Distanzen 76 und den Abstand 77 jeweils vor Beginn einer Meßserie neu festzule¬ gen, es ist jedoch auch möglich, durch ständige Überwachung dieser Distanz zueinan¬ der, auch die Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 relativ zueinander zu bewegen. Im letztgenannten Fall sind nur jeweils vor der Berechnung der einzelnen Entfernungen der Positionsmelder von den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 die Distanzen 76 und den Abstand 77 zwischen den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 zu ermitteln.
Die am Basisstandort 73 angeordnet Vermessungsvorrichtung 70 umfaßt einen Sender 78 zum Aussenden einer Energiesendestrahlung 79 und einen Empfänger 80 zum Emp¬ fangen einer Energierücksendestrahlung 81. Die am ersten Nebenstandort 74 ange¬ ordnete Vermessungsvorrichtung 71 umfaßt wiederum einen Sender 82 zum Aussen¬ den einer Energiesendestrahlung 83 und einen Empfänger 84 zum Empfangen einer Energierücksendestrahlung 85. Weiters umfaßt die dritte Vermessungsvorrichtung 72 am Nebenstandort 75 einen Sender 86 zum Aussenden einer Energiesendestrahlung 87 und einen Empfänger 88 zum Empfangen einer Energierücksendestrahlung 89. Der Po¬ sitionsmelder 5 ist, wie bereits anhand der Übersichtsdarstellung in Fig. 1 gezeigt, aus¬ geführt.
Die Vermessungsvorrichtungen 70, 71 und 72 sind über Leitungen 90 bis 92 mit einer Steuereinrichtung 93 verbunden. Für die Ermittlung und/oder Überwachung und gege¬ benenfalls der Auswertung der Daten von der Position eines Objektes 2 innerhalb der
ERSATZBLATT REGEL 25 Fläche 23 oder einer Fläche 94, also einer Spielfläche, ist die Steuereinrichtung 93, die durch eine Rechnereinheit 95 gebildet sein kann, dargestellt. Die Rechnereinheit 95 wird über ein Eingabegerät 96 angesteuert. Dabei werden die von der Rechnereinheit 95 die von einem Eingabegerät 96 angegebenen Daten auf einem Ausgabegerät, der z.B. aus einer Displayanzeige oder einem Bildschirm gebildet ist, angezeigt.
Zur Herstellung der Energiesendestrahlungen 79, 83 und 87 und der Auswertung der Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 ist die Rechnereinheit 95 mit drei Sende¬ modulen 97 bis 99 und einem Empfängermodul 100 ausgestattet.
Weiters weist die Rechnereinheit 95 für jedes Sendemodul 97 bis 99 ein Codiermodul 101 bis 103 auf, mit dem jeder Energiesendestrahlung 79, 83 und 87 ein entsprechen¬ der Identifikationscode 30 überlagert werden kann. Dieser Identifikationscode 30 er¬ möglicht es, jeweils einzelne Positionsmelder 5 anzusprechen, sodaß dieser zur Fest- Stellung ihrer Entfernung 104 bis 106 von den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 bzw. dem Basisstandort 73 und den Nebenstandorten 74, 75 die Energierücksendestrah¬ lungen 81 , 85 und 89 an diesen Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 abgesetzt werden kann. Die Entfernungen 104 bis 106 werden über das Zeitäquivalent der Laufzeit der Energiesendestrahlung 79, 83 und 87 und der Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 ermittelt.
Weiters können die Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 ebenfalls den Identifi¬ kationscode 30 aufweisen, dies muß aber nicht unbedingt mitgesendet werden.
Zur Laufzeiterfassung ist in der Rechnereinheit 95 ein Taktgenerator 107, eine Zähle¬ reinheit 108 und eine entsprechende Ausbildung bzw. Softwareausstattung in der Rechnereinheit 95 vorgesehen. Zum Feststellen der Position jenes Objektes 2 kann bei¬ spielsweise über eine Befehlseingabe in dem Eingabegerät 96 z.B. eine Tastatur eine Bezeichnung des Objektes 2 eingegeben werden, dessen Objektgeschwindigkeit oder - beschleunigung ermittelt werden soll. In unserem Ausführungsbeispiel soll nun eine Wegmessung eines Objektes 2 von einer Position 109 über die Positionen 110 bis 116 bis zu einer Position 117 ermittelt werden.
Über die Festlegung des Objektes 2 wird aus einem Speicher 118 der entsprechende Identifikationscode 30 abgefragt und über die Codiermodule 101 bis 103 dieser Identi- fiaktionscode 30 über die Sendemodule 97 bis 99 den jeweiligen Sendern 78, 82 und 86 in der Vermessungsvorrichtung 70, 71 und 72 zugeführt und von diesem ausge-
ERSATZBLATT (REGEL 25) sandt.
Gleichzeitig mit der Aktivierung der einzelnen Sendemodule 97 bis 99 wird die Zähle¬ reinheit 108 synchron gestartet und zählt die von dem Taktgenerator 107 gelieferten Zeitimpulse. Langt nun die ausgestrahlte Energiesendestrahlung 79 im Empfänger 15 des Positionsmelders 5 ein, so wird über die Decodiereinheit 17 verglichen, ob der in der Energiesendestrahlung 79 enthaltene Identifikationscode 30 mit dem in einem Spei¬ cher 39 des Positionsmelder 5 hinterlegten Identifkationscode 30 übereinstimmt. Ist eine Übereinstimmung gegeben, so wird die Absendung der Energierücksendestrah- lung 81 mit dem jeweiligen Identifkationscode 30 ausgelöst. Dieser Vorgang wieder¬ holt sich für jede der von den Vermessungsvorrichtungen 71 und 72 ausgesandten Energiesendestrahlungen 83 und 87 und strahlt nach Vergleich des Identifikationsco¬ des 30 diesen wieder über die Energierücksendestrahlungen 85 und 89 zurück.
Langt nunmehr die Energierücksendestrahlung 81 und gegebenenfalls 85 und 89 am Empfänger 80, 84 und 88 der Vermessungsvorrichtung 70 bis 72 ein, so wird über das Empfängermodul 100 der Identifkationscode 30 herausgefiltert und einem Decodiermo- dul 119 übergeben. Gleichzeitig mit dem Übergeben des Identifkationscodes 30 an das Decodiermodul 119 wird von dem Empfängermodul 100 ein Steuersignal an die Zähle- reinheit 108 abgegeben, welches beispielsweise bewirkt, daß der jeweilige Zählerstand in dem Speicher 118 der Rechnereinheit 95 hinterlegt wird. Anschließend weist die Rechnereinheit 95 den decodierten Identifikationscode 30 zum Zählerstand im Spei¬ cher 118 zu.
Aufgrund der zwischen dem Start- und dem Stoppimpuls ermittelten Anzahl der vom Taktgenerator 107 abgegebenen Taktimpulse wird die Laufzeit, die die Energiesende¬ strahlung 79, 83, 87 vom Sender 78, 82, 86 bis zum Positionsmelder 5 und von diesen die Energierücksendestrahlung 81, 85, 89 zurück zu den Empfängern 80, 84, 88 der Vermessungsvorrichtung 70 bis 72 benötigt hat, erfaßt.
Anhand der in Fig. 5 dargestellten Energiesendestrahlungen 79, 83 und 87 und der Energierücksendestrahlungen 81 , 85, 89 wird nun vom Aussenden der Energiesende¬ strahlung 79, 83 und 87 von den Sendern 78, 82, 86 der Vermessungsvorrichtung 70, 71 und 72 bis zum Empfangen der Energierücksendestrahlungen 81, 85. 89 auf den Empfänger 80, 84 und 88 der Vermessungsvorrichtungen 70, 71 und 72 die Laufzeiter¬ mittlung näher erläutert. Die von den Vermessungsvorrichtungen 70, 71 und 72 ausgesendeten Energiesende¬ strahlungen 79, 83 und 87 und die vom Positionsmelder 5 abgesandten Energierücksen¬ destrahlungen 81, 85 und 89 sind in den in Fig. 5 gezeigten Diagrammen, in welchen auf der Ordinate die Spannung V und auf der Abszisse die Zeit t eingetragen ist in Form eines Sinussignals dargestellt. Die Darstellung der elektromagnetischen Wellen, die die Energiesendestrahlung 79, 83 und 87 und die Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 zeigen, erfolgt dabei schematisch und teilweise zur besseren Verständlich¬ keit größenmäßig verzerrt, und es kann ohnedies anstelle der Sinusform jede andere Signalform verwendet werden.
In diesen Diagrammen sind nunmehr auf einer Grundlinie 120, 121 und 122 die Ener¬ giesendestrahlungen 79, 83 und 87 und auf einer Grundlinie 123, 124, 125 die Energie¬ rücksendestrahlungen 81, 85 und 89 dargestellt.
Die Energiesendestrahlungen 79, 83, 87 senden nun beispielsweise am Beginn eines Meßzyklus, also zu einem Zeitpunkt 126, beispielsweise wieder einen Startimpuls 127 bzw. ein Startsignal aus der eine Amplitude 128 aufweist, die sich charakteristisch von einer Amplitude 129 der Energiesendestrahlungen 79, 83 und 87 unterscheidet. Dieser Startimpuls 127 bzw. ein zuvor erwähntes Zeitsignal kennzeichnet den Beginn eines Meßzyklus, welcher durch zwei solche aufeinanderfolgende Startimpulse 127 und 130 bzw. Startsignale festgelegt ist, wobei die Zeitspanne 131 die maximale Dauer für ei¬ nen Meßzyklus festlegt, in welchem neben einem Startimpuls 127 bzw. Startsignal ge¬ gebenenfalls auch der Identifikationscode 30 sowie sonstige Detailinformationen über¬ mittelt werden. Gleichzeitig wird durch die Zeitspanne 131, also die maximale Dauer des Meßzyklus, die maximale Entfernung begrenzt, die ein Objekt 2 von einem Basis¬ standort 73 und/oder Nebenstandorten 74,75 haben kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die einzelnen Abfragen der Positionen 109 bis 117 von verschiedenen Objek¬ ten 2 einander zu überlagern, indem die maximal mögliche Entfernung eines Objekts 2 von der Positionsmeßeinrichtung 1 bzw. deren Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 festgelegt wird, die minimale Zeitdauer, innerhalb welcher die Startimpulse bzw. Start¬ signale für die Feststellung der Position von gleichen oder verschiedenen Objekten 2 ausgelöst werden kann, setzt sich aus der Dauer des Identifikationscodes 30 der einzel¬ nen Objekte 2 zuzüglich einer oder mehrerer eventueller Startimpulse 127 bzw. Start¬ signale und sonstiger für die wichtige Zuordnung der Sende- und Empfangssignale not- wendiger Daten, sowie gegebenenfalls bicharakteristischen Merkmale der jeweiligen Senderstrahlung aufcodierten Information zusammen. Z. B. ist es möglich, mit dem Identifikationscode 30 gleichzeitig jenen Zählerstand in codierter Form mitzusenden,
ERSATZBLÄΓΓ (REGEL 26) der bei der Absendung des Startimpulses bzw. Startsignals von der Vermessungsvorrich¬ tung 70 bis 72 vorlag.
Je dichter die Energiesendestrahlung 79, 83 und 87 bzw. die auf diese aufmodulierten Information, wie beispielsweise Startimpulse 127 bzw. Startsignale und Identifikations¬ code 30 gesandt wird, umso größer ist das Risiko einer Differenz zwischen diesen Si¬ gnalen, sodaß gegebenenfalls bei gleichzeitig einlangenden Signalen gleicher Fre¬ quenz der eine oder andere Berechnungsvorgang unterdrückt werden muß, oder es wird mit unterschiedlichen Frequenzen gearbeitet bzw. die Zeitspanne zwischen der Absendung der verschiedenen Identifikationscodes vergrößert. Ist die Zeitspanne 131 so gewählt, daß sie ausreicht, daß die Energiesendestrahlung 79,83 und 87 das weitest mögliche Objekt 2 erreicht und die von diesen ausgesendete Energierücksendestrah¬ lung 81, 85 und 89 wieder in der Vermessungsvorrichtung 70 bis 72 eingelangt ist, so können keine Signalüberlagerungen und dergleichen auftreten. Hat nun die Energiesen- destrahlung 79 bezogen auf den Startimpuls 127 bzw. das Startsignal eine Entfernung 104 zwischen der Vermessungsvorrichtung 70 und dem Objekt 2 zurückgelegt, so wird beim Eintreffen des Startimpulses 127 bzw. Startsignales beim Positionsmelder 5, wie bereits anhand der Fig. 1 grob beschrieben, eine Energierücksendestrahlung 81 mit dem Identifikationscode 30 ausgestrahlt.
In gleicher Weise wie nunmehr für die Aussendung der Energiesendestrahlung 79 und der Energierücksendestrahlung 81 beschrieben, wird nun beim Einlangen der Start¬ impulse 127 bzw. Startsignale beim Positionsmelder 5 über dessen Sender 16 die Ener¬ gierücksendestrahlung 85 und 89 abgesandt. Daraus ist zu ersehen, daß der Sendebe- ginn der Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 bei der vorliegenden Position des Objektes 2 zu verschiedenen Zeitpunkten 132, 133 und 134 stattfindet. Entsprechend der Entfernung 104 zwischen dem Objekt 2 und der Vermessungsvorrichtung 70, die kleiner ist als eine Entfernung 105 zwischen dem Objekt 2 und der Vermessungsvorrich¬ tung 71 und die wiederum kleiner ist als eine Entfernung 106 zwischen dem Objekt 2 und der Vermessungsvorrichtung 72, trifft die Energierücksendestrahlung 81 als erste bei einem Empfängermodul 100 der Rechnereinheit 95 ein und somit vor der Energie¬ rücksendestrahlung 85 und der Energierücksendestrahlung 89. Lediglich der guten Ordnung halber sei an dieser Stelle erwähnt, daß selbstverständlich die Energiesende- und die Energierücksendestrahlung 79, 83, 87 und 81, 85, 89 gleiche oder unterschiedli- ehe Amplituden 135, bevorzugt jedoch unterschiedliche Frequenzen 136 und 137 auf¬ weisen. Die Energierücksendestrahlung 81 trifft also zum Zeitpunkt 138, die Energie¬ rücksendestrahlung 85 zum Zeitpunkt 139 und die Energierücksendestrahlung 89 zum
ERSÄΓZBLÄΓT (REGEL 25) Zeitpunkt 140 am Empfängermodul 100 der Rechnereinheit 95 ein.
Wird nach Einlangen der Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 an der jeweili¬ gen Vermessungsvorrichtung 70 bis 72 der Zählerstand an die Zählereinheit 108 abge- fragt, so können dadurch drei Zeitsignale mit einer Zeitdauer 141, einer Zeitdauer 142 und einer Zeitdauer 143 ermittelt werden, die den Entfernungen 104 bis 106 von den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 71 bis zum Positionsmelder 5 und wieder zurück proportional sind.
Aus der gesamten Zeitdauer 141 bis 143 errechnet sich nunmehr die Zeitdauer 144 bis 146, also die Zeitdauer 144 bis 146, die die Energierücksendestrahlung 81, 85 und 89 zum Zurücklegen vom Objekt 2 zur jeweiligen Vermessungsvorrichtung 70 bis 71 mit der abgezogenen Laufzeit der Elektronik tatsächlich benötigen.
Mit dieser Vermessungsvorrichtung 72 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Bestim¬ mung der Position von Objekten 2, die sich auf den Flächen 23 und 94 befinden, mit nur einer Positionsmeßeinrichtung 1 möglich. Die Feststellung, ob sich das Objekt 2 in der Fläche 23 oder in der Fläche 94 befindet, erfolgt über die zusätzlich angeordnete Vermessungsvorrichtung 72, indem die Zeitdauer 145 und 146, die die Energieücksen- destrahlung 81, 85, 89 vom Objekt 2 zu den Vermessungsvorrichtungen 71, 72 benö¬ tigt, gegenübergestellt wird. Ist die Zeitdauer 145 der Vermessungsvorrichtung 71 klei¬ ner als die Zeitdauer 146 der Vermessungsvorrichtung 72, so befindet sich das Objekt 2 auf der Fläche 23 oder bei langer Zeitdauer 145 auf der Fläche 94.
Die Berechnung der Positionen 109 bis 117 kann nun anhand der Formeln, wie sie anhand des Ausführungsbeispieles in Fig. 2 und 3 erläutert wurden, erfolgen. Die Be¬ rechnungen für die Zeitdauer 146 der Vermessungsvorrichtung 72 ist aus Übersichts¬ gründen nicht dargestellt, da sie gleich abläuft, wie bei den Vermessungsvorrichtungen 70, 71, und nur zum Vergleich zwischen der Zeitdauer 145 und der Zeitdauer 146 dient, um festzustellen, ob sich das Objekt 2 auf der Fläche 23 oder 94 befindet.
Zur weiteren Erläuterung des Berechnungsbeispieles anhand der in Fig. 4 gezeigten verschiedenen Positionen des Objektes 2 wurden nunmehr folgende Werte für die Zeit¬ dauer 144 => ta und für die Zeitdauer 145 => tb gemessen.
Die Zeitdauer tc ergibt sich aus der Zeitmessung und damit der Distanz 76 zwischen den Vermessungsvorrichtungen 70 und 71.
ERSATZBLATT (REGEL 25) Position ta/ns tb/ns tc/ns
109 200.033 312.700 333.333
110 207.233 306.700 333.333
111 217.900 295.766 333.333
112 228.366 280.733 333.333
113 235.333 266.366 333.333
114 243.333 252.300 333.333
115 254.600 241.166 333.333
116 25 *2.»200 233.933 333.333
117 257.200 224.933 333.333
Aus den gemessenen Laufzeiten ergeben sich folgende Strecken:
Position la/m lb/m lc/m
109 60.009 93.810 100.000
110 62.169 92.010 100.000
111 65.370 88.729 100.000
112 68.509 84.219 100.000
113 70.599 79.090 100.000
114 72.999 75.690 100.000
115 76.380 72.349 100.000
116 75.660 70.179 100.000
117 77.160 67.479 100.000
Daraus ergeben sich folgende Abstände relativ zu den Vermessungsvorrichtungen 70 und 71:
Position lc-j/m h/m
109 24.004 54.999
110 26.996 56.002
111 32.001 57.001
112 38.003 57.003
113 42.993 55.998
114 48.000 54.999
115 52.997 55.001
116 53.996 52.998
ERSATZBLATT (REGEL 25) 117 57.000 52.005
Mit diesen Werten ist nun die Position des bewegten Objektes 2 relativ zur Vermes¬ sungsvorrichtung 70 und Vermessungsvorrichtung 71 bestimmt. Zwar würde ein Ob¬ jekt 2, das an der Verbindungslinie zwischen den Vermessungsvorrichtungen 70, 71 gespiegelt wird, dieselben Meßergebnisse aufweisen, aber durch den Vergleich der Zeitdauer 145 und 146 der Vermessungsvorrichtung 71 und 72 kann die Rechner¬ einheit 95 die Position des Objektes 2 den Flächen 23 oder 94, auf welchen sich das Objekt 2 befindet, zuordnen.
Aus diesen Werten ergibt die in den einzelnen Meßintervallen zurückgelegte Strecke:
Position s/m
109- 110 3.155
110- 111 5.103
111- 112 6.001
112- 113 5.090
113-114 5.104
1 14-1 15 4.997
115- 116 2.238
1 16-117 3.164
109- 117 34.852
Die Objektgeschwindigkeit auf den Teilstrecken beträgt:
Position v/m/s v/km/h
109-110 3.155 11.358
110-111 5.103 18.370
111-112 6.001 21.603
112-113 5.090 18.324
113-114 5.104 18.374
114- 115 4.997 17.989
115-116 2.238 8.056
116- 117 3.164 11.390
109- 1 17 4.356 15.681
ERSATZBLÄΓT (REGEL 25) Die Objektbeschleunigung auf den Teilstrecken beträgt somit:
Position v/m/s2
12-23 7.012
23-34 3.233
34-45 -3.279
45-56 0.050
56-67 -0.385
67-78 -9.933
78-89 3.334
Anhand der Fig. 6 soll nun eine mögliche Ausführungsvariante der Positionsmeßeinrich tung 1 zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines auf einer Fläche 23 befindlichen Ob¬ jektes 2, z.B. eines 100-m-Läufers, erläutert werden.
Wie bereits anhand der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsvariante sind am Rand einer Fläche 23, die im vorliegenden Fall eine Laufbahn 147 bildet, wiederum zwei stationä¬ re, also am Basisstandort 73 und an einem Nebenstandort 74 angeordnete Vermessungs¬ vorrichtungen 70, 71 vorgesehen. Die Vermessungsvorrichtung 72 wird in diesem Fall nicht benötigt, da nur in der bestimmten Fläche 23 der Laufbahn 147 die Position des Objektes 2 bestimmt werden soll.
Die Ausbildung der Vermessungsvorrichtungen 70 und 71 entspricht denjenigen, wie sie in Fig. 4 gezeigt und beschrieben sind.
Die Positionsmeßeinrichtung 1 aus den Vermessungsvorrichtungen 70 und 71 dient dazu, beispielsweise zwischen den einzelnen Teilstrecken 148 bis 157 die Geschwin¬ digkeit des Läufers, d.h. des Objektes 2, festzustellen.
Dazu ist ein Läufer 158 in verschiedenen Positionen 159 bis 170, beispielsweise wäh¬ rend einer Fortbewegung von der Position 159 bis zur Position 170, gezeigt.
Um die Beschleunigung des Läufers 158 in den einzelnen Teilstrecken 148 bis 157 überwachen zu können, wird die Positionsmeßeinrichtung 1 außerhalb der Laufbahn 147 positioniert. Dazu wird mit den Sendern 78 und 82 der Vermessungsvorrichtungen 70, 71 eine Energiesendestrahlung 79 und 83 ausgesandt. Der Läufer 158 ist wiederum mit einem Positionsmelder 5 ausgestattet, die beim Eintreffen der Energiesendestrah-
ERSÄΓZBLÄΓΓ REGEL 26 lung 79 und 83 mit dem Identifikationscode 30 über den Empfänger 15 empfängt und den Identifikationscode 30 mit dem im Speicher 39 des Positionsmelders 5 vergleicht und über den Sender 16 die Energierücksendestrahlung 81 und 85 absendet.
Trifft nun die Energierücksendestrahlung 81 und 85 in der Vermessungsvorrichtung 70, 71 ein, wird sie wiederum der Steuereinrichtung 93 zugeführt. Die Steuereinrich¬ tung 93 ist mit der Steuereinrichtung 93 in Fig. 4 vergleichbar, jedoch beinhaltet sie nicht mehr drei Sender 78, 82 und 86, sondern nur mehr die Sender 78 und 82. Die Berechnung der tatsächlichen Zeitdauer der Energierücksendestrahlungen 81 und 85 erfolgt wie in den zuvor beschriebenen Figuren.
Dabei entspricht die Zeit ta der Entfernung 172 und die Zeit tb der Entfernung 173.
Weiters ist in diesem Ausführungsbeispiel ersichtlich, daß die Feststellung der Posi- tion 159 bis 170 des Läufers 158 auch außerhalb der Laufbahn 147 festgestellt werden kann. Dies ist aus der Position 170 des Läufers 158 ersichtlich. Um diese Position 170 errechnen zu können, muß nun die Steuereinrichtung 93 die einzelnen Laufzeiten der Energierücksendestrahlungen 81 und 85 sowie die Distanz 76 zwischen den Vermes¬ sungsvorrichtungen 70 und 71 vergleichen. Durch diesen Vergleich kann nun die Steu- ereinrichtung 93 durch Feststellen des längsten Weges zwischen den Vermessungsvor¬ richtungen 70 und 71 ihre Bezugslinie als die Hypotenuse für das Dreieck zur Berech¬ nung der Position 170 ermitteln.
Die Formeln für die Berechnung der Laufzeiten der Energierücksendestrahlungen 81 und 85 sowie die Zeit einer Entfernung 174 der die Distanz 76 zugeordnet ist, die das Kurzzeichen tc erhält, können die in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Figuren angegebenen Formeln verwendet werden. Anhand der nachfolgenden Tabelle ist nun ein Berechnungsbeispiel für die Beschleunigung und die Geschwindigkeit des Läufers 158 dargestellt.
Position ta/ns tb/ns tc/ns
159 51.666 337.330 333.333
160 56.033 315.933 333.333
161 71.200 289.000 333.333
162 95.233 258.533 333.333
163 123.633 226.966 333.333
164 153.933 195.300 333.333
ERSATZBLATT (REGEL 25)
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0002
169 92.196 15.496
170 101.740 15.200
Mit diesen Werten ist nun die Position 159 bis 170 des bewegten Objektes 2 relativ zur Vermessungsvorrichtung 70 und der Vermessungsvorrichtung 71 festgelegt.
Position s/m
159- 160 6.492
160- 161 8.200
161-162 9.306
162- 163 9.693
163-164 9.801
164- 165 9.799
165-166 9.700
166-167 9.798
167- 168 9.698
168- 169 9.700
169-170 9.548
159- 170 101.735
ie Objektgeschwindigkeit auf den Teilstrecken 148 bis 157 beträgt daher:
Position v/m/s v/km/h
159-160 6.492 23.371
160- 161 8.200 29.520
161-162 9.306 33.501
162-163 9.693 34.894
163-164 9.801 35.283
164- 165 9.799 35.276
165-166 9.700 34.920
166-167 9.798 35.272
167-168 9.698 34.912
168-169 9.700 34.920
169- 170 9.548 34.372
159- 170 9.248 33.292
ie Objektbeschleunigung auf den Teilstrecken beträgt somit
ERSATZBLATT (REGEL 25) Position v/m/s2
12-23 6.149
23-34 3.981
34-45 1.393
45-56 0.389
56-67 -0.007
67-78 -0.356
78-89 0.352
89-910 -0.360
910-101 1 0.008
1011- 1112 -0.548
In Fig. 7 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausbildungsvariante der Positionsmeß- einrichtung 1 mit einer Vermessungsvorrichtung 175, z. B. zum Überwachen von Ein¬ satzkräften bzw. Mitarbeitern an Einsatzόrten oder in Firmen schematisch dargestellt. Die Vermessungsvorrichtung 175 beinhaltet wiederum einen Sender 176 und einen Empfänger 177. Der Sender 176 der Vermessungsvorrichtung 175 sendet eine Energie¬ sendestrahlung 178, die als Richtstrahl 179 ausgebildet ist, aus. Die von zumindest ei- nem Positionsmelder 5 abgesendete Energierücksendestrahlung 180 ist durch elektro¬ magnetische Wellen gebildet, die sich kreisförmig von dem Positionsmelder 5 ausbrei¬ ten.
Der Positionsmelder 5 ist, wie bereits anhand der Übersichtsdarstellung in Fig. 1 ge- zeigt, ausgeführt.
Die Vermessungsvorrichtung 175 ist über Leitungen 181 bis 183 mit einer Steuerein¬ richtung 184 verbunden. Für die Aufnahme der Auswertung der Daten zumindest ei¬ nes Positionsmelders 5 an einer Person 185 ist die Steuereinrichtung 184, die durch eine Rechnereinheit 186 gebildet sein kann, vorgesehen. In diesem Ausführungsbei¬ spiel soll nun eine Ortung einer Person 185 dargestellt werden. Dabei sind an der Per¬ son 185 bzw. weiteren Personen 187, 188 Positionsmelder 5, 189, 190 angeordnet.
Die Rechnereinheit 186 wird über ein Eingabegerät 191 angesteuert. Dabei werden von der Rechnereinheit 186 die von dem Eingabegerät 191 eingegebenen Daten auf eine Ausgabegerät 192, das z.B. als Display-Anzeige oder Bildschirm ausgebildet sein kann, angezeigt. Zur Herstellung der Energiesendestrahlung 178, also dem Richtstrahl
ERSATZBLÄΓT REGEL 25 179 und der Auswertung der Energierücksendestrahlung 180 ist die Rechnereinheit 186 mit einem Sendemodul 193, einem Empfangsmodul 194 und einem Winkelgeber 195 ausgestattet. Das Sendemodul 193, das Empfangsmodul 194 und ein Winkelgeber 195 sind über die Leitungen 181 bis 183 mit der Vermessungsvorrichtung 175 verbun- den.
Weiters weist die Rechnereinheit 186 für das Sendemodul 193 eine Codiereinheit 29, wie in Fig. 1 dargestellt, auf, mit dem die Energiesendestrahlung 178 vor einem ent¬ sprechenden Identifikationscode 30 überlagert wird. Dieser Identifikationscode 30 er- möglicht es, jeweils die einzelnen Positionsmelder 5, 189, 190 an der Person 185, 187, 188 anzusprechen, sodaß deren Bewegung von der in vollen Linien gezeichneten Stellung in die in strichlierten Linien gezeichnete Stellung überwacht werden kann.
Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel zu beachten, daß die Positionsmeßeinrichtung 1 aus einer Vermessungsvorrichtung 175 mit einem Sender 176 besteht, der einen
Richtstrahl 179 über eine vorbestimmte Fläche 23 aussendet. Um die Position der Posi¬ tionsmelder 5, 189, 190 zu erfassen, muß der Sender 176 der Vermessungsvorrichtung 175 nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne 131, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, um einen bestimmten Winkel weiter gedreht werden. Dazu ist in der Steuereinrichtung 184 ein am Sender 176 befestigter Winkelgeber angeordnet. Dabei wird der Sender 176 der Vermessungsvorrichtung 175 um eine feststehende vertikale Schwenkachse 196 am Basisstandort 6 gedreht. Mit dem Winkelgeber 195 kann der Winkel der jeweiligen Drehstellung des Senders 176 festgestellt und der Rechnereinheit 186 übergeben wer¬ den.
Die Ausstrahlung der Energiesendestrahlung 178 erfolgt wie in den zuvor beschrie¬ benen Figuren, wobei über die Codiereinheit 29 der Identifikationscode 30 und ein Startimpuls 56 bzw. Startsignal auf den Richtstrahl 179 moduliert ist. Dabei ist zu be¬ achten, daß nach Ausstrahlung des Richtstrahls 179 eine gewisse Zeitspanne 131, die in der Rechnereinheit 186 voreinstellbar ist, abgewartet wird, bevor der Sender 176 um einen definierten Winkel weiter gedreht wird.
Trifft innerhalb der voreingestellten Zeitspanne 131 vom Positionsmelder 5, 189, 190 die Energierücksendestrahlung 180 am Empfangsmodul 194 ein, so wird der Zähler- stand an eine Zählereinheit 197, die von einem Taktgenerator 198 angesteuert wird, abgefragt und der Rechnereinheit 186 zugeführt. Das Starten der Zählereinheit 197 er¬ folgt beim Aussenden des Startimpulses 56 bzw. Startsignals über den Richtstrahl 179. Durch das Messen der Laufzeit vom Sender 176 bis zum jeweiligen Positionsmelder 5, 189, 190 und vom Positionsmelder 5, 189, 190 zurück zum Sender 176 kann die Entfer¬ nung 199 aus der Laufzeit der Energiesendestrahlung 178 und der Energierücksende- Strahlung 180 wie in den zuvor beschriebenen Figuren errechnet werden. Aus der er¬ mittelten Zeitdauer der Energiesende- und/oder Energierücksendestrahlung 178, 180 ist nunmehr die Distanz zwischen der Vermessungsvorrichtung 175 und dem jeweili¬ gen Positionsmelder 5, 189, 190 bekannt. In Verbindung mit dem ebenfalls ermittelten Winkel 200 zwischen einer Bezugslinie 201 und der jeweiligen Position des Richt- Strahls 179 während der Ermittlung der Zeitdauer bzw. Entfernung 199 kann nunmehr über trigonometrische Funktionen ähnlich der vorstehenden Beschreibung zu den ande¬ ren Ausführungsbeispielen wiederum die Position des Objektes 2 innerhalb der Fläche 23 ermittelt werden. Die Berechnung der einzelnen Entfernungen 199 zwischen der Vermessungsvorrichtung 175 und den einzelnen Personen 185, 187, 188 kann anhand eines entsprechenden Softwareprogrammes in der Rechnereinheit 186 erfolgen.
Mit einer derartigen Positionsmeßeinrichtung 1 ist es beispielsweise aber auch mög¬ lich, in der Rechnereinheit 186 die Positionen von entsprechend stationären Melde- und Empfangseinheiten, beispielsweise eines Telefons oder einer Gegensprechanlage abzuspeichern.
Wird nun eine Person 185, 187, 188 beispielsweise im Bereich eines Firmengeländes gesucht, so hat die jeweilige Dame beispielsweise in der Vermittlung lediglich die Co¬ denummer für den jeweils angesprochenen Teilnehmer einzugeben. Über die Positions- meßeinrichtung 1 kann darauf die Position der jeweiligen Person 185, 187, 188 sofort ermittelt und aus dieser Position festgestellt werden, wo sich die nächstgelegene Sende- und Empfangseinrichtung, beispielsweise die nächstgelegene Nebenstelle eines Telefons oder einer Gegensprechanlage, befindet und das Gespräch automatisch dort hingeleitet werden. Dadurch erübrigt sich die Mitnahme von teuren und aufwendigen Kommunikationseinrichtungen für die Mitarbeiter, und es kann damit eine größere An¬ zahl an Mitarbeitern überwacht werden. Die entsprechenden technischen Einrichtun¬ gen bzw. Schaltungen in Programmen zur Weiterleitung derartiger Anrufe und derglei¬ chen sind aus der Fernmeldetechnik bekannt, und es können alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen hierfür eingesetzt werden, wenn die entsprechende Position über die erfindungsgemäße Positionsmeßeinrichtung 1 ermit¬ telt ist.
ERSATZBLATT (REGEL 25) Anhand der Fig. 8 soll nun eine mögliche Ausführungsvariante der Positionsmeßeinrich¬ tung 1 zur Ermittlung der Zeitdifferenz für ausgesendete bzw. empfangene Energiesen¬ destrahlungen 79, 83 und 87 und Energierücksendestrahlungen 81, 85 und 89 zur Erfas¬ sung einer räumlichen Position des Objektes 2 in einer Fläche gezeigt und erläutert werden. Dabei ist in Fig. 8 ein karthesisches Koordinatensystem 202 mit einem beweg¬ ten Objekt 2, z. B. einer Person 185, gezeigt, die im Bereich mehrerer Gelenke Posi¬ tionsmelder 5, 189, 190 angeordnet hat.
Die Ausbildung der Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 entspricht denjenigen, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, wobei die Darstellung der Steuereinrichtung 93 der besseren Übersichtlichkeit wegen in Fig. 8 nicht mehr dargestellt ist.
Die Positionsmeßeinrichtung 1 aus den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 dient dazu, die Bewegungen der Person 185 räumlich darzustellen.
Die Vermessungsvorrichtungen 70, 71 und 72 sind zum Aufbau eines karthesischen Koordinatensystem 202 angeordnet. Das Koordinatensystem 202 wird durch die Ach¬ sen 203 bis 205 gebildet. Die Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 sind dabei in einer vorbestimmten Distanz, d.h. die Vermessungsvorrichtung 70 ist von der Vermessungs- Vorrichtung 71 in einer Entfernung 206 auf der Achse 203 und die Vermessungsvorrich¬ tung 70 von der Vermessungsvorrichtung 72 in einer Entfernung 207 auf der Achse 204 angeordnet.
Die Entfernungen 104 bis 106 werden über das Zeitäquivalent der Laufzeit der Energie- sendestrahlung 79, 83 und 87 und der Energierücksendestrahlung 81, 85 und 89 ermit¬ telt, wobei die Ermittlung der Entfernungen 104 bis 106 in diesem Ausführungsbei¬ spiel nicht mehr erläutert wird, da sie in den Fig. 3 und 4 bereits ausführlich erläutert wurde. Durch die Ermittlung der Entfernungen 104 bis 106 und 206, 207 durch die Rechnereinheit 95 ist nun eine Positionsberechnung für jeden der drei Positionsmelder 5, 189, 190 mit fünf gegebenen Abständen möglich, d.h. es kann ein dreidimensiona¬ les Bild erstellt werden.
Anhand eines Berechnungsbeispieles wird nun die Position des Objektes 2 berechnet. Dabei ergibt sich, daß die Entfernung 104 = la, die Entfernung 105 = lbj , die Entfer- nung 106 = lb2, die Entfernung 206 = tej und die Entfernung 207 = lc2 entspricht.
Zur Vereinfachung der Berechnung wird der Ursprung des Koordinatensystems auf die
ERSÄΓZBLÄΓT ( EGEL 25) Position der Vermessungsvorrichtung 70 gelegt. Die Achse 203 wird von der Vermes¬ sungsvorrichtung 70 durch die Vermessungsvorrichtung 71 gelegt und die Vermes¬ sungsvorrichtung 72 so angeordnet, daß die durch die Vermessungsvorrichtung 72 ver¬ laufende Achse 205 einen rechten Winkel zu der Achse 203 einschließt. Die in der nachfolgenden Berechnung verwendeten Winkelbezeichnungen können aus der Zeich¬ nung in Fig. 8 entnommen werden.
Aus dem Kosinussatz ergibt sich wie folgt:
la2-lb, -lc 2> fa2-ft2 2-/c,2 αl = arccos -2 * lb- * lcχ al = arccos -2 * lb-ι * lc-,
01 arccos
Figure imgf000037_0001
Durch die aus der Vektorrechnung bekannte Beziehung
cos2ßl + cos2ß2 + cos2ß3 = 1
erhält man:
ß3 = arccos (l- cos2ßl- cos2/52)
Da nun alle Winkel (ßl,ß2,ß3) und der Abstand vom Nullpunkt, d.h. der Vermessungs¬ vorrichtung 70 des Koordinatensystems (la) bekannt sind, kann man wie folgt den Vek¬ tor auf die Koordinatenachsen projizieren:
x = la cos ßl y = la cos ß3 z = la cos ß2
Hat man nun die Koordinaten des Vektors errechnet, so läßt sich der Abstand zu einem anderem Vektor (z.B. vorherige Position) wie folgt berechnen.
ERSATZBLÄΓT REGEL 25
Figure imgf000038_0001
Berechnung der momentanen Position des bewegten Objektes 2 aus der Laufzeit der Meßsignale zu drei Meßstationen der Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72.
Bekannte Größen: ta, tbj, tb2 Laufzeit Strecke la, lb χ und lb2 (durch Laufzeitmessung ermittelte Ab- stände) tCj , tc2 Laufzeit Strecke lCj und lc2 (durch Aufstellung der Vermessungsvor¬ richtungen 70 bis 72 bekannt) c Lichtgeschwindigkeit c = 300 10 m/s
Strecken la, lbj, lb2, lCj und lc2:
lx = tx * c
ta = 50 ns la = 50 * 300 106 = 15.0 m tb! = 56 ns lbχ = 56 * 300 106 = 16.8 m tb2 = 60 ns lb2 = 60 * 300 106 = 18 m tc1 = 70 ns lcj = 70 * 300 106 ) = 21.0 m tc2 = 70 ns lc2 = 70 * 300 106 = 21.0 m
Winkel ßl und ß2:
ß . arccos (> g=g)
o _ I 16,8 —15*"— 21 ι -~ .m,c ßl = arccos _2 , 15 > 21 = 52,47
ß2 = arccos 12'
Figure imgf000038_0002
ERSATZBLATT (REGEL 25) Winkel ß3:
ß3 = arccos , /(l- cos201 - cos202)
ß3 = arccos /(l- cos252,47- cos257, 12) = 54, 68^
Koordinaten x, y und z:
10 x = la cos ßl x = 15 cos 52.47 = 9.13 m y = la cos ß3 y = 15 cos 54.68 = 8.67 m z = la cos ß2 z = 15 cos 57.12 = 8.14 m
15 Mit diesen Werten ist nun die Position des bewegten Objektes relativ zu den Vermes¬ sungsvorrichtungen 70 bis 72 bestimmt. Zwar würde ein Objekt 2, das an der Achse 203 gespiegelt wird, dieselben Meßergebnisse aufweisen, aber durch eine geeignete Aufstellung der Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72, eine Bereichs Vereinbarung (Spielfeldgrenze) festlegbar und unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführun-
«ft gen kann dieser Bereich ausgeschlossen werden.
Zur Berechnung des vom Objekt 2 zurückgelegten Weges wird nun folgendermaßen vorgegangen.
Bekannte Werte:
25 Pl(xl,yl,zl), P2 (x2,y2,z2)
xl = 9.13 m x2 = 8.05 m yl = 8.67 m y2 = 9.75 m zl = 8.14 m z2 = 7.02 m
30
Figure imgf000039_0001
ERSATZBLATT REGEL 25 Die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsberechnungen erfolgen wie bei den zuvor beschriebenen zweidimensionalen Beispielen. Eine derartige Ausbildung der Positions¬ meßeinrichtung 1 kann vor allem dazu verwendet werden, um beispielsweise die me¬ chanischen Vorgänge, wie die Bewegung von Personen und/oder Tieren in der Verhal- tensforschung bzw. für die Bewegungskoordination oder die Überwachung von Bewe¬ gungsabläufen bei Sportlern aufzuzeigen. So ist es möglich, die Positionsmelder 5, 189, 190 oder auch jede beliebige andere Anzahl solcher Positionsmelder an verschie¬ denen Körperteilen von Menschen oder Tieren anzuordnen, beispielsweise im Bereich der Gelenke oder im Bereich des Ober- und Unterschenkels, des Fußes und derglei- chen.
Selbstverständlich können unter Verwendung einer derart ausgebildeten Positions¬ meßeinrichtung bzw. entsprechend dem zuvor geschilderten Verfahrensverlauf auch Bewegungen von Maschinenteilen an unterschiedlichsten Maschinen, beispielsweise Baumaschinen, Kränen, Fertigungsautomaten und dergleichen überwacht werden.
In den Fig. 9 und 10 ist eine mögliche Anwendungssvariante der Positionsmeßeinrich¬ tung 1 nach Fig. 8 gezeigt.
Die Ausbildung der Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 entspricht den in Fig. 8 ge~- zeigten.
Die Positionsmeßeinrichtung 1 aus den Vermessungsvorrichtungen 70 bis 72 dient dazu, beispielsweise die Sprungweite eines Schispringers 208, an dem ein Positions- meider 5 befestigt ist, auf einer Schanzenanlage 209 zu bestimmen. Dazu entspricht die Schanzenanlage 209 der zu überwachenden Fläche 23.
Die Ermittlung der einzelnen Positionen 210 bis 216 erfolgt wieder über die Lauf Zeiter¬ mittlung der Energiesendestrahlungen 79, 83 und 87 und den Energierücksendestrahlun- gen 81, 85 und 89, wodurch wiederum die Entfernungen 104 bis 106 errechnet werden können.
Die Berechnung der Positionen 210 bis 216 kann nun anhand der Berechnungsweise insbesondere der Formeln, wie sie in Fig. 9 beschrieben sind, erfolgen.
Zur näheren Erläuterung des weiteren Berechnungsbeispieles anhand der in Fig. 9 und 10 gezeigten verschiedenen Positionen des Schispringers 208 wurden nunmehr folgen- de Werte für die Zeitdauer 144 => ta, die Zeitdauer 145 => tb^und die Zeitdauer 146 => tb2 bemessen. Die Zeitdauer tc-j und tc2 errechnet sich aus der Differenz der Zeit¬ messungsergebnisse der Vermessungsvorrichtungen 70, 72 und den Vermessungsvor¬ richtungen 70, 71.
Position ta/ns tbj/ns tb2/ns tCj/ns tc2/ns
210 1007.747 1007.747 583.095 533.333 533.333
211 946.279 946.279 539.114 533.333 533.333
212 880.183 880.383 492.383 533.333 533.333
213 810.408 810.408 442.558 533.333 533.333
214 740.353 ' 740.353 390.000 533.333 533.333
215 672.252 672.525 337.154 533.333 533.333
216 614.336 614.336 289.811 533.333 533.333
Aus den gemessenen Laufzeiten errechnen sich folgende Strecken:
Position la/m lbj/m lb2/m lC /m lC|/m
210 302.324 302.324 174.928 160.000 160.000
211 283.883 283.883 161.734 160.000 160.000
212 264.054 264.054 147.715 160.000 160.000
213 243.122 243.122 132.767 160.000 160.000
214 222.105 222.105 117.000 160.000 160.000
215 210.675 201.675 101.146 160.000 160.000
216 184.301 184.301 86.943 160.000 160.000
Daraus können folgende Winkel berechnet werden:
Position ßl/° ß2/° ß3/°
210 74.655 26.736 68.663
211 73.631 28.237 67.663
212 72.364 29.552 67.095
213 70.788 30.431 67.352
214 68.888 30.495 69.054
215 66.629 29.728 72.688
216 64.273 28.134 79.384
Daraus können folgende Koordinatenwerte relativ zur Vermessungsvorrichtung 70 er-
ERSÄΓZBLÄΓT REGEL 25 mittelt werden:
Position x m y/m z/m
210 80.004 270.002 110.001
211 80.004 250.100 107.890
212 80.000 229.702 102.770
213 80.002 209.629 93.618
214 80.000 191.381 79.399
215 80.001 175.132 60.013
216 80.002 162.525 33.953
Mit diesen Werten ist nun die Position 210 bis 216 des bewegten Objektes 2 relativ zur Vermessungsvorrichtung 70 und der Vermessungsvorrichtung 71 und 72 bestimmt.
Aus diesen Werten ergibt sich die in den einzelnen Meßintervallen zurückgelegte Strecke:
Position s/m
210-211 20.013
211-212 21.030
212-213 22.060
213-214 23.133
214-215 25.295
215-216 28.949
Die Objektgeschwindigkeit auf den einzelnen Teilstrecken beträgt:
Position v/m/s v/km/h
210-211 2.013 2.046
11-212 21.030 75.708
212-213 22.060 79.416
213-214 23.133 83.278
214-215 25.295 91.062
ie Objektbeschleunigung auf den Teilstrecken beträgt somit:
ERSATZBLATT (REGEL 25) Position v/m/s2
210-211 3.662
211-212 3.708
212-213 3.862
213-214 7.784
214-215 13.154
215-216 28.949 104.216
Da die Flugkurve eines Schispringers 208 eine räumliche Kurve darstellt, ist es in die- sem Fall ebenso notwendig, wie in der Vermessungsvorrichtung 70 und 72 die weitere Vermessungsvorrichtung 71 anzuordnen, um feststellen zu können, ob sich die Positio¬ nen 210 bis 216 oberhalb oder unterhalb einer durch eine Bezugslinie 217 gebildeten direkten Verbindungslinie zwischen den Vermessungsvorrichtungen 70 bzw. 72 und ei¬ nem Abspringpunkt 218 am Schanzentisch 219 der Schanzenanlage 209 befindet.
Auf die Anordnung einer vierten Vermessungsvorrichtung kann bei dieser Ausführungs¬ form und Anordnungsvariante auf die erfindungsgemäße Positionsmeßeinrichtung 1 verzichtet werden, da sich der Meßbereich lediglich zwischen der Verbindungsgeraden der Vermessungsvorrichtungen 70 und 72 und dem Schanzentisch 219 erstreckt und der über die Verbindungslinie der Vermessungsvorrichtungen 70, 72 gespiegelte Be¬ reich bzw. die gespiegelte Fläche zur Meßwertermittlung nicht herangezogen wird.
Sollten Sprungweiten erzielt werden, die über diese Verbindungslinie 220 zwischen den Vermessungsvorrichtungen 70 und 72 hinausgehen, so müßte noch eine vierte Ver- messungsvorrichtung vorgesehen werden, um festzustellen, ob sich im Bezug auf den Schanzentisch 219 die Position des Schispringers zwischen der Verbindungslinie 220 und dem Schanzentisch 219 oder auf der vom Schanzentisch 219 abgewendeten Seite der Verbindungslinie 220 liegt.
Selbstverständlich ist es möglich, daß für die Positionsmeßeinrichtung 1 die beliebige Steuervorrichtung und Steuerverfahren zur Auswertung der Laufzeit der Entfernungen der Beschleunigungen und Geschwindigkeiten verwendet werden. Hierfür können so¬ wohl analoge als auch digitale Einrichtungen, beispielsweise selbstprogrammierbare Steuerungen oder Industriepersonalcomputer oder speziell konfigurierte Rechnereinhei- ten oder in derartige Personalcomputer eingesetzte Rechnerkarten Verwendung finden.
Selbstverständlich können die Vermessungsvorrichtungen jeweils auch nur einen Sen- der oder einen Empfänger umfassen, sodaß beispielsweise an einem Basisstandort und einem oder mehreren Nebenstandorten nur mit Sendern und auch weitere Nebenstandor¬ te nur mit Empfängern ausgestattete Vermessungsvorrichtungen angeordnet sind.
Des weiteren wurden der besseren Übersichtlichkeit wegen in den verschiedenen Aus¬ führungsbeispielen bei der Erläuterung der Berechnung der unteschiedlichen Positio¬ nen, nur einzelne der Positionen mit den zugehörigen Meßcodes versehen. Für die da¬ zwischen liegenden Positionen oder die verbleibenden Positionen gelten dann die ent¬ sprechend äquivalenten Maßangaben.
Selbstverständlich können auch einzelne Verfahrensschritte oder einzelne Ausbildungs¬ details der Vorrichtung eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bilden bzw. auch Kombinationen aus solchen Einzelmerkmalen aus unterschiedlichen Ausführungsbei¬ spielen eigenständige, erfinderische Kombinationen ergeben.
Zur Darstellung der Funktion und des Verfahrensablaufes der erfindungsgemäßen Posi¬ tionsmeßeinrichtung wurden die Größenordnungen teilweise stark verzerrt bzw. un¬ maßstäblich, sowie schematisch dargestellt, um das Verständnis für die erfindungsge¬ mäßen Lösungen zu erleichtern.
Vor allem können die einzelnen, in den Fig. 1; 2,3; 4,5; 6; 7; 8; 9,10 gezeigten Ausfüh¬ rungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschrei¬ bungen dieser Figuren zu entnehmen.
ERSATZBLATT (REGEL 25) B e z u g s z e i c h e n a u fs t e l l u n g
1 Positionsmeßeinrichtung 41 Abstellplatz
2 Objekt 42 Abstellplatz 3 Ware 4 Vermessungsvorrichtung 43 44 Ware
5 Vermessungsvorrichtung 45 Hubstapler Positionsmelder
6 46 Position
7 47 Position
8 Basisstandort 48 Position
9 Nebenstandort 49 Position
10 Distanz 50 Sender
11 Energiesendestrahlung 51 Frequenz
12 52 Zeitpunkt
13 Empfänger 53 Startimpuls
14 Energierücksendestrahlung 54 Amplitude
15 Empfänger 55 Amplitude Energierücksendestrahlung
16 Empfänger 56 Startimpuls
17 57 Zeitspanne
18 Sender 58 Zeitpunkt
19 Decodiereinheit 59 Grundlinie
20 Stromquelle 60 Grundlinie Leitung
21 Leitung 61 Grundlinie
22 62 Amplitude
23 Leitung 63 Frequenz
24 Steuereinrichtung 64 Zeitpunkt
25 Fläche 65 Zeitpunkt Rechnereinheit
26 Eingabegerät 66 Zeitdauer
27 67 Zeitdauer
28 Sendereinheit 68 Zeitdauer
29 Empfängereinheit 69 Zeitdauer
30 Empfängereinheit 70 Vermessungsvorrichtung Codiereinheit
31 Identifikationscode 71 Vermessungsvorrichtung
32 72 Vermessungsvorrichtung
33 Entfernung 73 Basisstandort
34 Entfernung 74 Nebenstandort
35 Taktgenerator 75 Nebenstandort Zählereinheit
36 Befehlseingabegerät 76 Distanz
37 77 Abstand
38 Speicher 78 Sender
39 Ausstrahlungswinkel 79 Energiesendestrahlung
40 Steuerleitung 80 Empfänger
Speicher
Lagerplatz
ERSATZBLATT REGEL 25 81 Energierücksendestrahlung 121 Grundlinie
82 Sender 122 Grundlinie
83 Energiesendestrahlung 123 Grundlinie
84 Empfänger 124 Grundlinie 85 Energierücksendestrahlung 125 Grundlinie
86 Sender 126 Zeitpunkt
87 Energiesendestrahlung 127 Startimpuls
88 Empfänger 128 Amplitude 89 Energierücksendestrahlung 129 Amplitude
90 Leitung 130 Startimpuls
91 Leitung 131 Zeitspanne
92 Leitung 132 Zeitpunkt 93 Steuereinrichtung 133 Zeitpunkt
94 Fläche 134 Zeitpunkt
95 Rechnereinheit 135 Amplitude
96 Eingabegerät 136 Frequenz 97 Sendemodul 137 Frequenz
98 Sendemodul 138 Zeitpunkt
99 Sendemodul 139 Zeitpunkt
100 Empfängermodul 140 Zeitpunkt 101 Codiermodul 141 Zeitdauer
102 Codiermodul 142 Zeitdauer
103 Codiermodul 143 Zeitdauer
104 Entfernung 144 Zeitdauer
105 Entfernung 145 Zeitdauer
106 Entfernung 146 Zeitdauer
107 Taktgenerator 147 Laufbahn
108 Zählereinheit 148 Teilstrecke
109 Position 149 Teilstrecke 110 Position 150 Teilstrecke
111 Position 151 Teilstrecke
112 Position 152 Teilstrecke
113 Position 153 Teilstrecke
114 Position 154 Teilstrecke
115 Position 155 Teilstrecke
116 Position 156 Teilstrecke
117 Position 157 Teilstrecke 118 Speicher 158 Läufer
119 Decodiermodul 158 Position
120 Grundlinie 160 Position
ERSATZBLATT (REGEL 25) 161 Position 201 Bezugslinie
162 Position 202 Koordinatensystem
163 Position 203 Achse
164 Position 204 Achse
165 Position 205 Achse
166 Position 206 Entfernung
167 Position 207 Entfernung
168 Position 208 Schispringer
169 Position 209 Schanzenanlage
170 Position 210 Position
171 211 Position
172 Entfernung 212 Position 173 Entfernung 213 Position
174 Entfernung 214 Position
175 Vermessungsvorrichtung 215 Position
176 Sender 216 Position 177 Empfänger 217 Bezugslinie
178 Energiesendestrahlung 218 Abspringpunkt
179 Richtstrahl 219 Schanzentisch
180 Energierücksendestrahlung 220 Verbindungslinie 181 Leitung
182 Leitung
183 Leitung
184 Steuereinrichtung
185 Person
186 Rechnereinheit
187 Person
188 Person
189 Positionsmelder 190 Positionsmelder
191 Eingabegerät
192 Ausgabegerät
193 Sendemodul 194 Empfangsmodul
195 Winkelgeber
196 Schwenkachse
197 Zählereinheit 198 Taktgenerator
199 Entfernung
200 Winkel
R TZB T RE E

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Feststellen der Laufzeit einer abgesandten Energiesendestrah¬ lung zwischen einem Basisstandort und zumindest einem davon distanzierten beweglichen Objekt, bei dem die Energiesendestrahlung zumindest über eine dem Ba¬ sisstandort benachbarte oder diesen umschließenden Fläche mit einer vorgegebenen Frequenz und gegebenenfalls moduliert ausgesendet wird, worauf nach Eintreffen der Energiesendestrahlung am beweglichen Objekt eine Energierücksendestrahlung vorge¬ gebener Frequenz, gegebenenfalls moduliert, ausgesandt wird, dadurch gekenn- zeichnet, daß an dem Basisstandort (6, 73) der Eingang dieser Energierücksendestrah¬ lung (12, 14, 81, 85, 89, 180) festgestellt wird und die Laufzeit der Energiestrahlung zwischen dem Basisstandort (6, 73) und zumindest einem Objekt (2) ermittelt wird und die Sende- und/oder Abtastvorgänge aufeinander abgestimmt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Basisstand¬ ort (6) ein die Energiesendestrahlung (178) bildender Richtstrahl (179) ausgesandt wird, der vorzugsweise mit dem Schwenkwinkel gegenüber einer Bezugslinie (201) entsprechenden Identifikationscode (30) versehen ist und daß nach Ablauf einer vor¬ einstellbaren maximalen Zeitspanne (131) eines Meßzyklus der Winkel (200) des Richtstrahls (179) gegenüber der Bezugslinie (201) verändert wird und daß beim Auf¬ treffen des Richtstrahls (179) auf einen Positionsmelder (5, 189, 190) eine Energierück¬ sendestrahlung (180) ausgelöst wird und die Zeitdauer der Übermittlung vom Basis¬ standort (6, 73) zum Objekt (2) und zurück zum Basisstandort (6, 73) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Win¬ kel (200) des Richtstrahls (179) gegenüber einer Bezugslinie (201) bei Absendung ei¬ nes Identifikationscodes (30) ermittelt und falls eine Zeitdauer in diesem Meßzyklus ermittelt wird, dieser Zeitdauer zugeordnet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß ein Sender (176) einer Vermessungsvorrichtung (175) am Basisstan¬ dort (6, 73) um eine winkelig zur überwachenden Fläche (23) verlaufende Schwenkach¬ se (196) zwischen die äußersten Endpunkte der Fläche (23) bestimmenden Winkelbe¬ grenzenden taktweise um einen voreinstellbaren Bruchteil des Gesamtwinkels verschwenkbar ist und dieTaktzeit durch die maximale Zeitspanne (131) des Meßzy¬ klus beschränkt ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Energierücksendestrahlung (12, 14) am Basisstandort (6) und ei¬ nem weiteren von diesem in einer voreinstellbaren oder überwachbaren Distanz (8) angeordneten Nebenstandort (7) festgestellt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Sende- und/oder Abtastvorgänge am Basisstandort (6) und am Nebenstandort (7) sowie gegebenenfalls die Messung der Distanz (8) zwischen diesen beiden zeitsynchronisiert sind.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Energiesendestrahlung (10) mit einem Identifikationscode (30) versehen ist und nach dem Einlangen der Energiesendestrahlung (10) am Objekt (2) der Identifikationscode (30) der Energiesendestrahlung (10) und des Objektes (2) mit- einander verglichen werden und die Energierücksendestrahlung (12, 14) nur bei Zu¬ sammengehörigkeit insbesondere Übereinstimmung der Identifikationscodes (30) abge¬ sendet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß nach dem Einlangen der Energiesendestrahlung (10) am bewegli¬ chen Objekt (2) mit der Energierücksendestrahlung (12, 14) ein Identifikationscode (30) des Objektes (2) mitübermittelt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, daß von dem Basisstandort (6, 73) und zumindest einem Nebenstandort
(7, 74, 75) jeweils eine Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87), gegebenenfalls mit ei¬ nem Identifikationscode (30) ausgesendet wird und nur bei Zusammengehörigkeit der Identifikationscodes (30) der Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) und des Objektes (2) jeweils nach dem Einlangen jeder Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) eine ge- gebenenfalls mit einem Identifikationscode (30) versehene Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) ausgesendet wird und im Basis- und Nebenstandort (73, 74, 75) nur die diesem zugeordnete, von dieser ausgesandten Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) ausgelöste Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) verarbeitet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Frequenz (51, 136) der Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) zu der Frequenz (63, 137) der Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) unter- schiedlich, insbesondere höher ist.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Basis- und der Nebenstandort (6, 73; 7, 74) in einer vorbestimm- baren Distanz (8, 76) angeordnet sind und die bevorzugt veränderbare Distanz (8, 76) zwischen dem Basis- und Nebenstandort (6, 73; 7, 74) bevorzugt über die Energiesende¬ strahlung (10, 79, 83, 87) ermittelbar und/oder überwachbar ist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge- kennzeichnet, daß aus der Distanz (8, 76) des Basis- und Nebenstandortes (6, 73, 7,
74) und der Laufdauer der Energiesende- (10, 79, 83, 87) und/oder Energierücksende¬ strahlung (12, 14, 81, 85, 89) in Abhängigkeit von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung eine Distanz (8, 76) zwischen dem Basis- und/oder Nebenstandort (6, 73, 7, 74) und dem beweglichen Objekt (2) erfaßt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß aus der Distanz (8, 76) des Basistandortes (6, 73) und/oder des Ne¬ benstandortes (7, 74) und der Laufdauer der Energiesende- (10, 79, 83, 87) und/oder Energierückstrahlung (12, 14, 81, 85, 89) in Abhängigkeit von der Ausbreitungsge- schwindigkeit der Strahlung eine Distanz (8, 76) zwischen dem Basisstandort (6, 73) und/oder dem Nebenstandort (7, 74) und zumindest einem Bezugspunkt ermittlet wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) mehrerer Basis- (6, 73) und/oder Nebenstandorte (7, 74, 75) und/oder zumindest eines Bezugspunktes zeit¬ synchronisiert, z.B. teilweise überdeckend oder gleichzeitig abgesendet wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Identifikationscode (30) auf die Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87), z.B. durch Frequenzmodulation aufmoduliert ist.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der auf die Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) aufmodulierte Identifikationscode (30) einen Startimpuls (53, 56, 127, 130) bzw. Startsignal zum Be- ginn der Zeitfeststellung am Basis- (6, 73) und Nebenstandort (7, 74, 75) und/oder Be¬ zugspunkt aufweist und die Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) durch die¬ sen Startimpuls (53, 56, 127, 130) ausgelöst wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der gleiche Startimpuls (53, 56, 127, 130) oder ein vom Objekt (2) und/oder Nebenstandort (7, 74, 75) und/oder vom Bezugspunkt generierter Stoppcode der Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) überlagert ist.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß über die Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) innerhalb einer Zeit¬ spanne (57, 131) des maximalen Meßzyklus mehrere, zumindest zwei Identifikationsco- des (30) und gegebenenfalls Startimpulse (53, 56, 127, 130) bzw. Startsignal und/oder Stoppcodes ausgesendet werden.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Basis- (6, 73) und/oder der Nebenstandort (7, 74, 75) über die Dauer der Meßwertermittlung, insbesondere während der Abgabe der Energiesende¬ strahlung (10, 79, 83, 87) und des Empfängers (11, 13, 15, 80, 84, 88) der Energierück¬ sendestrahlung (10, 79, 83, 87) relativ zu einem insbesondere ortsfesten Bezugspunkt bewegt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz (8,
76) zwischen dem Basisstandort (6, 73) und zumindest einem Nebenstandort (7, 74, 75) während der Bewegung relativ zu einem Bezugspunkt konstant ist.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge- kennzeichnet, daß mit einem Identifikationscode (30) mehrere Objekte (2) bzw. die auf den Objekten (2) angeordneten Positionsmelder (5, 189, 190) angesprochen werden, und die Energierücksendestrahlungen (12, 14, 81, 85, 89, 180) eine bevorzugt unter¬ schiedliche Frequenz (63,137) bzw. unterschiedliche Identifikationscodes (30) und/oder Stopp- und/oder Startbefehle umfassen.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Annäherung des Objektes (2) an eine Sollposition innerhalb der Fläche (23) und/oder das Erreichen einer Sollposition am Objekt (2) angezeigt, z. B. optisch oder akustisch erkennbar gemacht wird und/oder daß die Differenz zwischen einer Sollposition und der tatsächlichen Position des Objektes (2) über die Energiesen¬ destrahlung (10, 79, 83, 79, 178) und/oder Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89, 180) übermittelt wird.
ERSATZBLATT (REGEL 25
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Ermittlung der Positionen der verschiedenen Objekte (2) in Echt¬ zeit erfolgt.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Postionsmelder (5, 189, 190) auf verschiedenen Körperteilen ei¬ ner Person (185) und/oder Tieren, insbesondere im Bereich von Gelenken derselben angeordnet sind.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mit den Vermessungsvorrichtungen (3, 4, 70, 71, 72, 175) die Posi¬ tion zumindest eines Objektes (2) ermittelt und eine minimale Distanz zum nächstlie- genden von mehreren Fixpositionen ermittelt wird, worauf eine Nachricht für das Ob- jekt (2) an den nächstliegenden Fixpunkt übermittelt wird.
26. Positionsmeßvorrichtung zum Feststellen der Laufzeit einer abgesandten Energiesendestrahlung zwischen einer auf einem Basisstandort angeordneten Vermes¬ sungsvorrichtung und zumindest einem Positionsmelder für zumindest ein vom Basis- Standort distanziertes bewegliches Objekt, mit einem Sender für eine Energiesendestrah¬ lung, einem Empfänger für eine Energierücksendestrahlung, einem Taktgenerator und einer mit dem Sender und Empfänger verbundenen Zählervorrichtung, die an einer Rechnereinheit anliegen und gegebenenfalls mit einer Codiereinheit zum Aussenden von Identifikationscode dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (9, 78, 176) am Basis- Standort (6, 73) zur Absendung einer Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87, 178) mit einer vorbestimmbaren Frequenz (51, 136) ausgebildet ist und daß das Sendemodul (97, 98, 99) bzw. die Sendereinheit (26) zur Abgabe des Identifikationscodes (30) und zur gleichzeitigen Weiterleitung eines Startsignals an die Zählereinheit (34, 108, 197) ausgebildet ist und daß die Vermessungsvorrichtung (3, 70) mit einem auf einem Ne- benstandort (7, 74, 75) angeordneten Sender (82, 86) und/oder Empfänger (13, 84, 88) einer weiteren Vermessungsvorrichtung (4, 71, 72) über einen Taktgenerator (33, 107) zeitsynchronisiert ist und daß am Positionsmelder (5, 189, 190) ein Empfänger (15) für die Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87, 178) und ein Sender (16) für die Energie¬ rücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89, 180) sowie gegebenenfalls ein Vergleicher für die Identifikationscodes (30) angeordnet ist und die Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89, 180) nach Einlangen der Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87, 178) bzw. nach Einlangen eines Identifikationscodes (30) zumindest über einen Teil der Zeitspanne (57, 131) des Meßzyklus ausgelöst bzw. mit einem Startimpuls (53, 56, 127, 130) bzw. Stoppcode codiert wird.
27. Positionsmeßvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer Längsseitenkante der zu überwachenden Fläche und außerhalb dieser zwei Vermessungsvorrichtungen (3,4) angeordnet sind, von welchen zumindest eine ei¬ nen Sender (9) und jede der Vermessungseinrichtungen (3,4) zumindest einen Empfänger (11,13) aufweist.
28. Positionsmeßvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwei Vermessungsvorrichtungen (70, 71, 72) auf einer Verbindungslinie (220) in einer Distanz (8) voneinander angeordnet sind, die die zu überwachende Flä¬ che (23) zumindest teilweise überdeckt bzw. -schneidet bzw. zwischen zwei bevorzugt parallel zu diesen verlaufenden zu überwachenden Flächen (23,94) angeordnet ist und daß eine weitere Vermessungsvorrichtung (72) an einem weiteren Nebenstandort (75) angeordnet ist, der distanziert von dieser Verbindungslinie (220) zwischen der Vermes¬ sungsvorrichtung (70) und der Vermessungsvorrichtung (71) angeordnet ist und zumin¬ dest eine der Vermessungsvorrichtungen (70,71,72) mit einem Sender (78) und jede der Vermessungsvorrichtungen (70,71,72) mit einem Empfänger (80,84 und 88) verse- hen ist.
29. Positionsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis
28, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei weitere Vermessungsvorrichtungen im Abstand zu den beiden auf der Verbindungslinie (220) angeordneten Vermessungs- Vorrichtung (70, 71) angeordnet sind und daß eine der Vermessungsvorrichtungen (70,71,72) einen Sender (80) und alle Vermessungs Vorrichtungen (70,71,72) einen Empfänger (80,84,88) aufweisen.
30. Positionsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vermessungsvorrichtungen (3,4,70,71,72,
175) mit einem Sender (9,78,82,86,176) und einem Empfänger (11,13,80,84,88,177) ausgestattet ist.
31. Positionsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsmelder (5, 189, 190) einen Empfänger
(15) für eine Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) und zumindest einen Sender (16) zum Aussenden einer Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) mit einer von der Energiesendestrahlung (10, 79, 83, 87) unterschiedlichen Frequenz aufweist.
32. Positionsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis
31, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsmelder (5, 189, 190) mehrere Sender (16) zur Abgabe von Energierücksendestrahlungen (12, 14, 81, -5, 89) mit unterschied¬ licher Frequenz aufweist.
33. Positionsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis
32, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vermessungsvorrichtung (3, 4, 70, 71, 72, 175) einen Sender und einen Empfänger aufweist, und die Energiesendestrahlung (10, 79,
83, 87) und die Energierücksendestrahlung (12, 14, 81, 85, 89) der Vermessungsvorrich¬ tungen (3, 4, 70, 71, 72, 175) jeweils eine unterschiedliche Frequenz aufweisen.
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